metastabiiliin

Metastabiiliin tilaksi kutsutaan tilaa, joka ei ole järjestelmän energian alimpia mahdollisia tiloja, vaan paikallinen energian minimi. Tilan ylläpito perustuu energian esteeseen, joka estää siirtymisen alempaan tilaan. Kun este ylittyy lämpötilan, paineen tai muun ulkoisen vaikutuksen vuoksi, järjestelmä voi siirtyä vakaampaan tilaan. Metastabiiliutta kuvaa usein tilan pitkä, mutta ei ikuisesti kestävä elinikä.

Metastabiiliutta tavataan monilla aloilla. Kemiassa ja materiaalitieteessä eri kiteytymismuodot voivat olla metastabiileja suhteessa vakaampaan muotoon; esimerkiksi hiili voi esiintyä sekä grafiitissa että timanttina, ja timantti on käytännössä metastabiili grafiittiin verrattuna standardisissa olosuhteissa, muuttuen ajan myötä grafiitiksi. Myös kemialliset liuokset tai kiinteät faasit voivat pysyä metastabiilina, kunnes ne siirtyvät vakaampaan tilaan.

Fysiikassa ja ydinfysiikassa metastabiilit isomeeriset tilat ovat tunnettuja esimerkkejä: teknetsium-99m (Tc-99m) on laajasti käytetty metastabiilina isomeerinä lääketieteellisessä kuvantamisessa. Kosmologiassa keskustellaan metastabiilista tai falsa-tyhjiötilasta (false vacuum), jossa universumi voisi olla tilassa, joka on tilapäisesti vakaampi kuin alempi energiatason tila, mutta joka ajan mittaan saattaa muuttua.

Metastabiilisuus vaikuttaa järjestelmien vasteaikaan, kestävyyteen ja muotoon. Sitä hyödynnetään esimerkiksi materiaalien suunnittelussa sekä tunnistetaan ja hallitaan elektroniikan ja laboratoriokäytäntöjen prosesseissa, joissa tila voi siirtyä satunnaisesti tai ulkoisen syyn vaikutuksesta.