Русская Википедия:Метастабильное состояние
Метастабильное состояние (от Шаблон:Lang-gr «через» и Шаблон:Lang-lat «устойчивый») — состояние квазиустойчивого равновесия физической системы, в котором система может находиться длительное время.
Что такое метастабильное состояние, может быть понятно из приведенного справа рисунка:
- состояние 1: метастабильное — состояние, стабильность которого сохраняется при не очень больших возмущениях;
- состояние 2: нестабильное — состояние, стабильность которого нарушается при сколь угодно малых возмущениях;
- состояние 3: стабильное — состояние, стабильность которого сохраняется при больших возмущениях.
Метастабильные состояния широко встречаются в природе и используются в науке и технике. С существованием метастабильных состояний связаны, например, явления магнитного, электрического и упругого гистерезиса, образование перенасыщенных растворов, закалка стали, производство стекла и т. д.
В термодинамике
P — давление;
V — объём;
K — критическая точка;
abKcd — бинодаль (граница области двухфазного равновесия; область под колоколом бинодали — область двухфазного равновесия жидкость — пар);
eKf — спинодаль (граница между областями метастабильных и термодинамически неустойчивых состояний; область под колоколом спинодали — нереализуемые состояния);
bc — линия конденсации;
abKe — область перегретой жидкости;
dcKf — область переохлаждённого пара;
площади закрашенных фигур под изобарой bc и над ней равны (правило Максвелла, 1875)
Метастабильные состояния соответствуют одному из минимумов термодинамического потенциала системы при заданных внешних условиях. Устойчивому (стабильному) состоянию отвечает самый глубокий минимум. Однородная система в метастабильном состоянии удовлетворяет условиям устойчивости равновесия термодинамического <math>C_P>C_V>0</math>, <math>(dP/dV)_T<0</math>, относительно малых возмущений физических параметров (энтропии, плотности и др.). При достаточно больших возмущениях система переходит в абсолютно устойчивое состояние. Большой класс метастабильных состояний связан с фазовыми переходами 1-го рода (кристалл <math>\leftrightarrow</math> жидкость <math>\leftrightarrow</math> газ).
В квантовых системах
Метастабильные состояния в квантовых системах — состояния с временами жизни (<math>\tau</math>), достаточно большими, чтобы неопределённость ширины энергетических уровней, согласно принципу неопределённости для энергии и времени <math>\Delta E \sim \frac{\hbar}{\tau}</math>, была много меньше разницы между ними.[1] Обычно метастабильными считают возбуждённые состояния, излучательные (радиационные) переходы из которых в другие состояния запрещены строгими правилами отбора. Метастабильные состояния отличаются типом переходов, которые для них возможны: магнитный дипольный, электрический квадрупольный, двухфотонный и другие переходы.
См. также
Примечания
Литература
Ссылки
- Шаблон:Книга — статья из Физической энциклопедии.
- ↑ Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. — М., Наука, 1972. — с. 83
