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Toute la matière dans l'univers connu est composée d'atomes. Chaque substance a une structure atomique distincte composée de combinaisons particulières de protons, d'électrons et de neutrons. L'état dans lequel existe la matière s'appelle la phase. Il existe quatre phases de la matière dans lesquelles tout sur Terre peut être expliqué: solide, liquide, gazeux ou plasma.
Solide
La matière à l'état solide est composée d'atomes et de molécules fortement liés par des forces moléculaires. La matière solide a une forme rigide et détermine son volume. Les atomes à l'intérieur du solide vibrent, mais ce petit mouvement rapide est souvent difficile à détecter. La matière solide peut être cristalline ou amorphe. Les atomes cristallins à l'état solide ont tendance à être compactés et sécurisés par des liaisons atomiques, comme le quartz et le sel. Les solides amorphes peuvent exister soit dans un état "vitreux", soit dans un état "à soufflets", un exemple étant le verre à vitre.
Liquide
Les forces moléculaires dans un liquide ne sont pas aussi fortes que celles du solide, le liquide coule alors qu'il a un volume défini. À cause de cet écoulement, un liquide se présente généralement sous la forme du récipient le contenant. La seule exception est la microgravité. Dans cet état, un liquide à l'intérieur d'une surface libre a la forme d'un cercle et non de la surface. Les particules de liquides sont similaires à celles du solide et de leurs densités.
Gaz
Le matériau à l'état gazeux n'a pas de forme ou de volume défini. Si confiné dans un conteneur, ce sera votre forme. Sinon, le gaz se répandra indéfiniment jusqu'à ce qu'il rencontre une sorte de résistance. Contrairement aux solides et aux liquides, les particules contenues dans un gaz sont séparées de manière à créer une faible densité. L'eau liquide chauffée à plus de 100 ° C (212 ° F) se transforme en gaz. D'autres exemples de gaz sont l'azote, l'oxygène et l'hélium (utilisés pour remplir les ballons).
Plasma
Ce n'est que récemment que les scientifiques ont commencé à étudier le quatrième état de la matière, le plasma, en tant que gaz ionisé. Le plasma est le matériau que l’on trouve à des températures extrêmement élevées, telles que le soleil ou la bonne lors de la réentrée d’un vaisseau spatial dans l’atmosphère terrestre. Hors de la Terre, jusqu'à 99% de l'univers visible, ainsi qu'une grande partie de ce qui n'est pas visible, est constitué de plasma. Dans le plasma, les protons, les neutrons et les électrons flottent librement, contrairement aux solides et aux liquides. En raison de leur faible densité, les collisions entre particules dans le plasma sont difficiles à obtenir. Des plasmas peuvent également être trouvés dans les flammes, les rayons et les aurores de la Terre.
Le "cinquième domaine"
Dans les années 1920, Satyendra Nath Bose et Albert Einstein ont prédit le cinquième état de la matière. De nos jours, on parle de condensation de Bose-Einstein et on ne l'a découvert que récemment. Cette condensation fait référence à l'effondrement des atomes dans un seul état qui est essentiellement opposé à leur comportement dans le plasma. La condensation de Bose-Einstein ne se produit qu’à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu. Ces températures sont trop basses pour se reproduire n'importe où sur la Terre en dehors d'un laboratoire.