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Toda la materia en el universo conocido está compuesta de átomos. Cada sustancia tiene una estructura atómica distinta hecha de combinaciones particulares de protones, electrones y neutrones. El estado en el cual la materia existe se llama fase. Hay cuatro fases de la materia en que todo en la Tierra puede ser explicado: sólido, líquido, gaseoso o plasma.
sólido
La materia en el estado sólido está hecha de átomos y moléculas que están fuertemente ligadas por fuerzas moleculares. La materia sólida tiene formato rígido y éste determina su volumen. Los átomos dentro del sólido vibran, pero ese pequeño y rápido movimiento es generalmente difícil de detectar. La materia sólida puede ser cristalina o amorfa. Los átomos en estado sólido cristalino tienden a estar empaquetados firmemente y seguros por lazos atómicos, ejemplos son el cuarzo y la sal. Los sólidos amorfos pueden existir o en un estado "vítreo" o "caucho", un ejemplo es el vidrio de ventana.
neto
Las fuerzas moleculares en un líquido no son tan fuertes como las del sólido, entonces el líquido fluye, a pesar de tener un volumen definido. Debido a esa fluencia, un líquido toma típicamente la forma del recipiente que lo contiene. La única excepción es microgravedad. En ese estado, un líquido dentro de una superficie libre asume el formato de un círculo y no el de la superficie. Las partículas de los líquidos son similares a las del sólido y sus densidades también.
gas
La materia en el estado gaseoso no tiene forma o volumen definidos. Si están confinadas en un recipiente, esa será su forma. En caso contrario, el gas se diseminará indefinidamente hasta que encuentre algún tipo de resistencia. Diferentes de sólidos y líquidos, las partículas en un gas se separan de tal forma que resultan en baja densidad. Agua líquida calentada por encima de 100ºC, o 212ºF, se convierte en gas. Otros ejemplos de gases son nitrógeno, oxígeno y helio (usado para llenar globos).
plasma
Sólo recientemente los científicos comenzaron a estudiar el cuarto estado de la materia, plasma, como un gas ionizado. El plasma es la materia encontrada en temperaturas extremadamente altas, como la del sol o la creada durante la reentrada de una nave espacial en la atmósfera terrestre. Fuera de la Tierra, hasta el 99% del universo visible, así como mucho de lo que no es visible, está hecho de plasma. En el plasma, los protones, neutrones y electrones flotan libremente, en contraste con sólidos y líquidos. Debido a su baja densidad, las colisiones entre las partículas en el plasma son difíciles de suceder. Los plasmas también se pueden encontrar en las llamas de la Tierra, rayos y auroras.
El "Quinto estado"
En los años 20, Satyendra Nath Bose y Albert Einstein predijeron el quinto estado de la materia. Este hoy en día se conoce como la condensación Bose-Einstein y acaba de ser descubierto recientemente. Esta condensación se refiere al colapso de los átomos en un solo estado que es esencialmente opuesto a cómo se comportan en el plasma. La condensación de Bose-Einstein ocurre sólo a temperaturas extremadamente bajas, próximas al cero absoluto. Estas temperaturas son muy bajas para ser reproducidas en cualquier lugar de la Tierra fuera de un laboratorio.