Метастабильное состояние

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Метастабильность на примере шарика в яме

Метастабильное состояние (от греч. μετα «через» и лат. stabilis «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[править | править исходный текст]

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 C_P>C_V>0, (dP/dV)_T<0, 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 \leftrightarrow жидкость \leftrightarrow газ).

В квантовых системах[править | править исходный текст]

Метастабильные состояния в квантовых системах — состояние с временем жизни (\tau), много большим характерного времени жизни возбуждённых состояний (~10^{-8} с) атомной системы. 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[править | править исходный текст]

Литература[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]