metastabile

Chimica

In chimica fisica, stato m. di una sostanza o di un sistema è lo stato instabile, che tende a passare allo stato stabile se viene fornita dall’esterno l’energia necessaria per iniziare la transizione: fase m. di un composto, fase in stato metastabile. Tale stato di pseudoequilibrio viene assunto dal sistema con l’acquisto di una quantità di energia superiore a quella che competerebbe al suo stato più stabile e perciò il sistema si trova in condizione di liberare questo eccesso d’energia passando allo stato stabile. Così, per es., è possibile, con particolare cura, scaldare l’acqua, alla pressione normale, a temperatura di qualche grado al di sopra di 100 °C, senza che essa bolla per qualche tempo.

Fisica

In fisica atomica, stato m. di un atomo (o di una molecola o di un nucleo atomico), quello corrispondente a un livello energetico eccitato avente, a causa di una regola di selezione, una probabilità bassissima di diseccitarsi e quindi una vita media relativamente elevata. Mentre in generale gli stati eccitati di un atomo hanno una vita media dell’ordine di 10⁻⁸ s, la vita media degli stati m. è dell’ordine di 0,01-1 s; ciò equivale a dire che per un atomo che si trovi in uno stato m. la probabilità di transizione spontanea a un livello di energia inferiore è più bassa di un fattore da 10⁶ a 10⁸ di quella relativa agli stati eccitati normali. Per questa ragione gli stati m. sono difficilmente osservabili nelle condizioni ordinarie, in quanto la frequenza di collisione fra l’atomo e gli altri atomi o gli elettroni liberi è talmente elevata che esso si diseccita per urto (con cessione di energia alla particella urtante) molto prima che possa avvenire la diseccitazione spontanea.

Per analogia, in fisica nucleare e subnucleare talvolta si parla di nuclei o particelle m. per indicare nuclei o particelle che decadono con vita media relativamente lunga.

In meccanica statistica, lo stato in corrispondenza del quale l’energia potenziale del sistema ha un minimo locale ma esiste un minimo assoluto di energia più bassa. È chiaro che, a causa delle fluttuazioni dovute all’agitazione termica, il sistema, dopo un certo tempo, abbandonerà lo stato m. per assumere la sua configurazione stabile; il valore medio di questo tempo è detto tempo di esistenza dello stato metastabile.