תוֹכֶן
כל החומר ביקום הידוע מורכב מאטומים. לכל חומר יש מבנה אטומי מובהק המורכב משילובים מסוימים של פרוטונים, אלקטרונים ונייטרונים. המצב שבו קיים חומר נקרא השלב. ישנם ארבעה שלבים של חומר שבו כל דבר על כדור הארץ ניתן להסביר: מוצק, נוזלי, גזי או פלזמה.
מוצק
החומר במצב מוצק מורכב מאטומים ומולקולות המחוברים בצורה חזקה לכוחות מולקולריים. החומר המוצק יש צורה נוקשה והוא קובע את עוצמת הקול. האטומים בתוך רטט מוצק, אבל זה תנועה קטנה, מהירה היא לעתים קרובות קשה לזהות. החומר המוצק עשוי להיות גבישי או אמורפי. גבישי מצב מוצק גבישי נוטים להיות ארוזים היטב ומאובטחים על ידי קשרים אטומיים, דוגמאות הן קוורץ ומלח. מוצקים אמורפיים יכול להתקיים גם במצב "זגוגי" או "gusseted", דוגמה להיות זכוכית החלון.
נוזלי
הכוחות המולקולריים בנוזל אינם חזקים כמו אלה של מוצק, כך נוזל זורם, למרות נפח מוגדר. בגלל זרימה זו, נוזל בדרך כלל לוקח את הטופס של מיכל המכיל אותו. היוצא מן הכלל היחיד הוא מיקרו כבידה. במצב זה, נוזל בתוך משטח חופשי הוא בצורת מעגל, לא את פני השטח. חלקיקי הנוזלים דומים לאלה של מוצקים וצפיפויות שלהם גם כן.
גז
לחומר במצב הגזי אין צורה או נפח מוגדרים. אם מרותק במיכל, זה יהיה הצורה שלך. אחרת, הגז יתפשט ללא הגבלת זמן עד שהוא יפגין איזושהי התנגדות. שלא כמו מוצקים ונוזלים, החלקיקים בגז מופרדים בצורה כזו שהם גורמים לצפיפות נמוכה. מים נוזליים מחוממים מעל 100 ° C, או 212 ° F, הופך לגז. דוגמאות אחרות של גזים הם חנקן, חמצן, הליום (המשמש למילוי בלונים).
פלסמה
רק לאחרונה החלו מדענים ללמוד את המצב הרביעי של החומר, פלזמה, כמו גז מיונן. פלזמה היא החומר שנמצא בטמפרטורות גבוהות במיוחד, כגון השמש או המשרתת במהלך החזרה של חללית באטמוספירה של כדור הארץ. מתוך כדור הארץ, עד 99% של היקום גלוי, כמו גם הרבה מה לא גלוי, עשוי פלזמה. בפלסמה, פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים צפים בחופשיות, בניגוד למוצקים ולנוזלים. בגלל צפיפות נמוכה שלהם, התנגשויות בין חלקיקים בפלזמה קשה להשיג. פלזמות ניתן למצוא גם בלהבות של כדור הארץ, קרני ואת זוהר.
"האחוזה החמישית"
בשנות העשרים, סאינדרה נאת 'בוס ואלברט איינשטיין חזו את המצב החמישי של החומר. זה נקרא כיום עיבוי בוז-איינשטיין ורק לאחרונה התגלה. עיבוי זה מתייחס לקריסת האטומים במדינה אחת, הפוכה במהותה להתנהגותם בפלסמה. עיבוי Bose-Einstein מתרחש רק בטמפרטורות נמוכות מאוד, קרוב לאפס מוחלט. טמפרטורות אלה נמוכות מכדי לשכפל בכל מקום על פני כדור הארץ מחוץ למעבדה.