Fest, flüssig, gasförmig – Gibt es weitere Aggregatzustände?

Es gibt schon noch mehr, aber das sind diejenigen, die unter Alltagsbedingungen auftreten, in denen wir es mit "normalen", also intakten Atomen beziehungsweise Molekülen zu tun haben. Was diese drei Zustände unterscheidet, ist die Art, wie die Moleküle zusammenhängen.

• Im gasförmigen Zustand sind die einzelnen Moleküle nicht miteinander verbunden; jedes Molekül fliegt in seinem eigenen Tempo durch die Gegend, unabhängig davon, was die anderen machen.
• In Flüssigkeiten sind die Moleküle zwar miteinander verbunden, können sich aber gegeneinander verschieben. Das heißt, sie wechseln sozusagen ständig ihre Nachbarn. Sie bleiben zwar nicht an einem Ort, aber sie entfernen sich auch nicht aus dem Verbund.
• Bei Festkörpern dagegen sind die Moleküle ortsfest und oft in einer Art Gerüst angeordnet. Die Moleküle wackeln zwar ein bisschen – das ist die Brownsche Molekularbewegung – aber sie bewegen sich nicht davon, sondern bilden ein relativ starres Gitter. Dadurch ist die Materie fest und zerfließt nicht.

Weitere Aggregatzustände: Plasma und Neutronensterne

Diese drei Aggregatzustände sind uns vertraut, weil normale Moleküle auch keine anderen Alternativen haben: Entweder sie sind miteinander verbunden oder nicht. Oder eben ein bisschen. Immer vorausgesetzt, wir haben es mit normalen intakten Molekülen und Atomen zu tun. Ist diese Voraussetzung nicht gegeben, können auch andere Materieformen auftreten bzw. man kann sie technisch erzeugen – zum Beispiel: Plasma.

Ein Plasma ähnelt einem normalen Gas. Mit dem Unterschied, dass die Atome und Moleküle zerfallen sind in geladene Teilchen. Auch die Elektronen sind nicht mehr im Atomverbund, sondern fliegen eigenständig umher. Ein solches Plasma hat deshalb besondere Eigenschaften – es kann beispielsweise Strom leiten oder Licht emittieren – deshalb betrachten es viele auch als einen eigenen Aggregatzustand. Solche Plasmen kann man unter irdischen Bedingungen noch relativ leicht erzeugen – sonst gäbe es ja keine Plasmabildschirme.

Neutronensterne sind ein Beispiel für einen Materiezustand, der nur unter Extrembedingungen im Weltraum vorkommt. Neutronen kennen wir normalerweise als Teil von Atomen. Sie bilden zusammen mit den Protonen den Atomkern, während die Atomhülle aus Elektronen besteht. Die Materie in einem Neutronenstern besteht dagegen nicht aus Atomen, sondern aus lauter Neutronen. Wie kann das sein? Neutronensterne entstehen, wenn ein relativ schwerer Stern in sich zusammenfällt. Der Druck kann dann so groß werden, dass auch die Atome kollabieren. Dabei werden auch die Elektronen mit den Protonen zu Neutronen zusammengepresst, sodass von den Atomen nur die Neutronen übrig bleiben. Dass das eine besondere Materieform ist, merkt man schon am Gewicht: Ein Kubikzentimeter eines Neutronensterns wiegt nämlich 100 Millionen Tonnen!

Plasma und Neutronensterne sind somit zwei Beispiele für Materieformen jenseits der klassischen Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig.