A gázok összenyomhatóak, a folyadékok szinte összenyomhatatlanok, a szilárd anyagok teljességgel összenyomhatatlanok - tanultuk az iskolában. Ez azonban mint a legtöbb fizikai - kémiai jelenség csak bizonyos körülmények között értendő így, vagyis a földi világ körülményei között. De mitől van az, hogy a három halmazállapot eltérően viselkedik a nyomás hatására?

Erre elég egyszerű a válasz. A gázok részecskéi között légüres tér van, saját méreteikhez képest egymástól nagyon messze vannak, és pokoli sebességgel száguldanak egyenes irányban mindaddig, amíg neki nem ütköznek valaminek. Ha az edényt, ami tárolja őket összenyomjuk, az számukra nem okoz különösebb változást azt leszámítva, hogy megnő a mozgó részecskék sebessége, és ezt mi felmelegedésként érzékeljük. A nulla fokos hidrogéngáz molekulái például 1837 m/s sebességgel hasítják az étert. Vagyis majdnem két kilométert futnak másodpercenként. De jó, hogy nem nekem kellett megmérni.

A folyadékok molekulái ezzel szemben lényegében összeérnek, egymáson gurulnak teljesen véletlenszerűen. Amíg a gőznyomásuk nem éri el az őket körül nem vevő légtér nyomásának az értékét, addig az edényből csak lassan párologva szöknek ki, azt átlépve viszont megindul a forrásuk, és az őket összetartó gyenge erőket legyőzve gáz keletkezik. A folyadékok elhanyagolható mértékben azért összenyomhatóak, mert a részecskéiknek kell legyen egy elméleti optimális térelrendezésük, amivel felvehető az ideális térfogat. Természetesen az összenyomhatóság mértéke hétköznapi eszközökkel nem észlelhető.

A szilárd testek legtöbbjének részecskéi kötöttek, rácsba rendeződnek, így lényegében összenyomhatatlanok. Vannak olyan szilárd anyagok - az amorf anyagok - amelyekben nincs rácsszerkezet. Például a nátronüveg, vagy hétköznapi nyelven az üveg, ami tekinthető egy hatalmas viszkozitású folyadéknak is. Az ablaküveg folyik? Pontosan! Sok száz éves üvegtáblákon kimérték, hogy az aljuk egy nagyon kicsit vastagabb, mint a tetejük. A kvarc viszont nem amorf, ott a létező legtökéletesebb molekulaszerkezet, a tetraéderes rendszer támasztja a részecskéket.

Mit jelent az, hogy lényegében összenyomhatatlan? Ez még mindig nem egyenlő azzal, hogy teljességgel összenyomhatatlan. Azért, mert minden szilárd test összenyomható, csak ismét a fent említett környezeti körülményektől függ a dolog. A nyolcvanas évek végén kezdett körvonalazódni, hogy a szénnek lennie kell egy harmadik allotróp módosulatának is a grafit és a gyémánt mellett. A fulleréneknek elnevezett rendszer felfedezéséért három kutató - Harold Kroto (University of Sussex), Robert Curl és Richard Smalley (Rice University) - 1996-ban Nobel-díjat kapott, és egy teljesen új világ kapui nyíltak ki. A 60 szénatomból álló buckminsterfullerén molekulák alkotta anyag például makroszkópikusan összenyomható, ami a három dimenziós kiterjedésű van der Waals töltéssűrűségnek köszönhető. 

És akkor most tessenek bekötni az öveket. Tanultuk azt is, hogy az elektronok az atommagoktól annak méretéhez képest hatalmas távolságban egy jól meghatározott térrészben (valószínűség) helyezkednek el. Egy korábbi cikkemben már említettem, hogy ha az atom egy stadion, akkor az atommag annak a közepén lebegő porszem. Csakhogy az atommodell szerint az a porszem tartalmazza a stadion tömegét is. Mi "lenne", ha az elektronokat egy kicsit közelebb nyomnánk az atommagokhoz? Közelebb lehetne pakolni egymáshoz a kisebb tárfogattal bíró atomokat, ugye? Nyomjuk tovább. Már nagyon közel kerültek az atommagok, így a szilárd (vagy innentől már lényegtelen halmazállapotú) anyag kisebb térfogatba is elfér. Ez nem csak "lenne", ez van is. Hol? A fehér törpékben kezdődik ez a jelenség, amely nagyjából a Nap méretű csillagok maradványaiként fejezik be az életüket. A fehér törpék magját degenerált szénatomok alkotják, amiket a rájuk nehezedő rettenetes nyomás ilyen elfajzott anyaggá torzítja. A fehér törpék Föld méretű hatalmas gyémántok, amik megrekedtek a normális és a nem normális anyagi rendszerek között.

A Napnál sokkal nagyobb tömegű csillagok haláltusája még hajmeresztőbb. Itt a magfúzió a vasig zaljik, ahol a nyomás olyan szintet ér el, hogy az elektronok és az atommagok már az elfajult gázállapotot sem képesek fenntartani, egymásba zuhanva kioltják egymás töltését és egy tiszta neutronokból álló csillag, neutroncsillag jön létre II. típusú szupernóvát előidézve. A sűrűsége örjítő. A Naptól valamivel nagyobb tömeg sűrűsödik egy 20 km-es térbe, ami a perdületmegmaradás miatt másodpercenként akár több százszor is megfordul a tengelye körül. A halmazállapot kérdése ekkor már értékelhetetlen és indifferens. Az anyag olyan állapota jött létre, amit közelről esélytelen vizsgálnunk. 

Kérem... az anyag összenyomható. A fekete lyukakban ennél jobban is.