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物質の概念が変わる!? 物質には「固体であり液体でもある」全く新しい状態が存在すると発覚！

2019.04.09

プラズマ

カリウム

液体

物質

固体

気体

状態

　物質の状態には固体、液体、気体が存在する。これにプラズマを加えて４つとする場合もあるが、基本は３つである。この度、このうちのどれにも当てはまらない特殊な物質の状態が存在することが証明された。

　科学ニュース「Science Alert」（３月９日付）によると、英・エジンバラ大学の研究者らが、原子番号19の元素である「カリウム」には固体でもあり液体でもある状態が存在することを突き止め、その成果が科学誌「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America」に掲載されたという。

物質の概念が変わる!? 物質には「固体であり液体でもある」全く新しい状態が存在すると発覚！の画像2 — カリウム。画像は「Wikipedia」より引用

　固体かつ液体である状態……想像することさえ難しいが、エジンバラ大学の物理学者アンドレアス・ハーマン氏は次のような例えで説明している。

「いわば水に浸されたスポンジのようなものです。ただ、そのスポンジ自体も水でできているんですけどね」（ハーマン氏）

　固体のカリウムは単純な格子構造を持つ物質だ。しかし、高圧・高温環境に置くと性質が変わるという。こうした現象は他の元素でも起こることが知られている。たとえば、ナトリウムは高い圧力をかけると絶縁体になり、リチウムは高圧・低温下で超伝導体になる。

　先行研究ではカリウムに高い圧力をかけると、四角い構造の中に5つの筒状になった原子が配置される複雑な構造に変化することが分かっていた。筒状の原子はそれぞれ４つの鎖で結び合わさっているが、ここでさらに高温状態に置くと、この鎖が消失するという。研究者らはこの現象を「鎖の溶解変移（chain-melting transition）」と呼んでいる。