Co je degenerovaná hmota?

Degenerovaná hmota je bizarní formou exotické hmoty vytvořené v jádrech masivních hvězd, kde atomy nebo dokonce subatomické částice jsou zabaleny tak úzce, že primární zdroj tlaku již není tepelný, ale kvantový - diktovaný omezeními stanovenými principem vyloučení Pauli, což tvrdí, že žádné dvě částice nemohou zaujímat stejný kvantový stav. Za určitých okolností je také užitečné léčit vodivé elektrony v kovech jako degenerovaná hmota, kvůli jejich vysoké hustotě. Degenerovaná hmota, konkrétně kovová vodík, byla vytvořena v laboratoři dříve, s použitím tlaků přes milion atmosféry (> 100 GPA).

degenerovaná hmota je jedinečná v tom, že její tlak je pouze částečně diktován teplotou a tlak by ve skutečnosti zůstal i kdyby byla teplota na absolutní nulu. To je zcela odlišné od ideálních plynů, o kterých se dozvíme ve třídě fyziky, kde teplota a tlak/objem úzce souvisí.

V pořadíO běžných formách degenerované hmoty patří kovový vodík, přítomné ve velkém množství v jádru masivních planet, jako jsou Jupiter a Saturn; Bílá trpaslíka, nalezená u bílých trpaslíků, které se naše slunce jednoho dne stane; Neutronium, nalezené v neutronových hvězd, koncový bod hvězdného vývoje hvězd od 1,35 do asi 2,1 solárních hmot; podivná hmota; nebo Quark Matter, také postuloval, aby existoval ve velmi masivních hvězdách.

U bílých trpaslíků je materiál označován jako elektron-degenerační hmota, protože neexistuje dostatečná energie pro kolaps elektronů do atomových jádra a produkuje neutronium. U neutronových hvězd se materiál nazývá neutron-degenerační hmota, protože tlak je tak velký, že se elektrony spojují s protony, aby vytvořily hmotu, která se skládá z ničeho jiného než neutronů. Za normálních podmínek se volné neutrony degenerují do protonu a elektronu vAsi 15 minut, ale pod obrovským tlakem neutronové hvězdy je neutronová hmota stabilní.

Nejextrémnější forma degenerované hmoty, Strange Matter, se předpokládá, že existují v Quark Stars, hvězdách s hmotou někde mezi neutronovými hvězdami a černými otvory, ve kterých se vytvářejí složky neutronů a kvarkovací polévka. Hvězdy Quark jsou možným kandidátem na tajemnou temnou hmotu, která tvoří většinu hmoty pozorovaných galaxií.