Hvad er degenereret stof?

Degenereret stof er en bisarr form for eksotisk stof skabt i kernerne i massive stjerner, hvor atomer eller endda subatomære partikler er pakket så tæt, at den primære kilde til tryk ikke længere er termisk, men kvante - dikteret af begrænsninger, der er fastsat af Pauli-udelukkelsesprincippet, hvilket hævder, at ingen to partikler kan optage den samme kvantetilstand. I nogle tilfælde er det også nyttigt at behandle ledningselektroner i metaller som degenererede stoffer på grund af deres høje densitet. Degenereret stof, specifikt metallisk brint, er blevet skabt i et laboratorium før ved hjælp af tryk på over en million atmosfærer (> 100 GPa).

Degenereret stof er unikt, idet dets tryk kun delvist er dikteret af temperaturen, og trykket ville faktisk forblive, selv hvis temperaturen på stoffet blev faldet til absolut nul. Dette er meget anderledes end de ideelle gasser, vi lærer om i fysikklassen, hvor temperatur og tryk / volumen er tæt forbundet.

For at øge densiteten inkluderer almindelige former for degenereret stof metallisk brint, der er til stede i store mængder i kernen i massive planeter såsom Jupiter og Saturn; hvid dværgstof, der findes i hvide dværge, som vores sol en dag bliver; neutronium, der findes i neutronstjerner, endepunktet for stjernernes evolution for stjerner fra 1,35 til ca. 2,1 solmasser; mærkelig sag; eller kvarkmateriale, også postuleret til at eksistere i meget massive stjerner.

I hvide dværge omtales materialet som elektron-degenereret stof, fordi der ikke er tilstrækkelig energi til at kollapse elektronerne i atomkerner og producere neutronium. I neutronstjerner kaldes materialet neutron-degenereret stof, fordi trykket er så stort, at elektroner smelter sammen med protoner for at skabe stof, der kun består af neutroner. Under normale forhold degenererer frie neutroner til en proton og en elektron på cirka 15 minutter, men under det enorme tryk fra en neutronstjerne er kun neutronstoffet stabilt.

Den mest ekstreme form for degenereret stof, mærkelig stof, menes at eksistere i kvarkstjerner, stjerner med en masse et sted mellem neutronstjerner og sorte huller, hvor de konstituerende kvarker af neutroner kobles sammen og en kvarksuppe oprettes. Quark-stjerner er en mulig kandidat for den mystiske mørke stof, der udgør det meste af massen af ​​observerede galakser.