Co je nejvzácnější látka ve vesmíru?

Nejvzácnější látkou je vesmír, pravděpodobně plazma kvark-gluon nebo něco podobného. Toto je fáze hmoty vytvářená pouze za nejintenzivnějších teplot a tlaků. Po většinu první miliontiny sekundy po Velkém třesku, výbušné události, která vytvořila náš vesmír, byla veškerá hmota ve formě kvark-gluonové plazmy. Kvarky a gluony jsou částice, které tvoří nukleony jako neutrony a protony, které zase tvoří atomy, které tvoří veškerou hmotu. Kvarky jsou částice s hmotou, zatímco gluony jsou částice zprostředkující silou, které „kvarky“ slepí.

Ačkoli je kvark-gluonová plazma v současné době soupeřem o nejvzácnější látku ve vesmíru, na jejím počátku to byl normální stav hmoty. Plazma kvark-gluon je lázeň téměř bez kvarků a gluonů, které jsou obvykle pevně zablokovány do nukleonů. Konvenční nukleony jsou tak pevně drženy pohromadě, že ani jaderný výbuch nebo teplota a tlak v jádru Slunce nestačí k jejich roztříštění. Volné kvarky nebyly nikdy pozorovány a někteří fyzici si myslí, že samotný fenomén volných kvarků je fyzicky nemožný.

Plazma kvark-gluon se vytváří za neobvyklých okolností mimo Velký třesk. Od roku 2000 jsme to dokázali vyrobit v urychlovačích částic pomocí obrovského množství energie zaměřené na těžké ionty. Trvalo to asi dvě desetiletí, než se to pokusilo vytvořit, nejvzácnější látku, o které víme. Tento výkon byl proveden na urychlovači částic CERN ve Švýcarsku. Více nedávno, CERN je velký Hadron Collider provádí experimenty na kvark-gluonové plazmě.

Plazma kvark-gluon nemusí být ve skutečnosti nejvzácnější látkou, pokud se ukáže, že existuje ve středu extrémně hmotných hvězd. Některé neutronové hvězdy (zbytek zbylý některými z největších supernov) jsou hustější, než by bylo teoreticky předpovězeno, což způsobuje, že někteří vědci mají podezření, že to ve skutečnosti nejsou neutronové hvězdy, ale ve skutečnosti hvězdy kvarkové. Neutronové hvězdy mají poloměr mezi 10 a 20 km (6 - 12 mi), ale hmotu mírně větší než hmota Slunce. Naproti tomu by kvarkové hvězdy, pokud existují, měly poloměr mezi 3 a 9 km (2-6 mil) a hmotu srovnatelnou s neutronovými hvězdami, což by z nich učinilo nejhustší předměty ve vesmíru. Zbytek supernovy RX J1856.5-3754, neutronová hvězda nejblíže k Zemi, je jedním z potenciálních kandidátů na to, že je hvězdou kvarků.

Existují další látky, které bojují o titul nejvzácnější látky ve vesmíru. Patří mezi ně exotické částice vytvořené při srážkách kosmického záření s velmi vysokou energií a další exotické částice, které existovaly na úsvitu vesmíru, ale od té doby nebyly nikdy vidět. Antihmota se nekvalifikuje jako nejvzácnější látka ve vesmíru, protože ji lze stále najít vznášející se ve vesmíru prakticky všude, i když ve velmi nízkých proporcích.