Was ist entartete Materie?
Degenerierte Materie ist eine bizarre Form exotischer Materie, die in den Kernen massereicher Sterne entsteht, in denen Atome oder sogar subatomare Partikel so dicht gepackt sind, dass die primäre Druckquelle nicht mehr thermisch ist, sondern durch die Einschränkungen des Pauli - Ausschlussprinzips quantitativ bestimmt wird. das besagt, dass keine zwei Teilchen den gleichen Quantenzustand einnehmen können. Unter bestimmten Umständen ist es auch nützlich, Leitungselektronen in Metallen aufgrund ihrer hohen Dichte als entartete Materie zu behandeln. Entartete Materie, insbesondere metallischer Wasserstoff, wurde zuvor in einem Labor unter Verwendung von Drücken über einer Million Atmosphären (> 100 GPa) erzeugt.
Entartete Materie ist insofern einzigartig, als ihr Druck nur teilweise von der Temperatur bestimmt wird, und der Druck tatsächlich auch dann bestehen bleiben würde, wenn die Temperatur der Materie auf den absoluten Nullpunkt gesenkt würde. Dies ist etwas ganz anderes als die idealen Gase, die wir im Physikunterricht kennenlernen, wo Temperatur und Druck / Volumen eng miteinander verbunden sind.
In der Reihenfolge zunehmender Dichte gehören zu den häufigsten Formen entarteter Materie metallischer Wasserstoff, der in großen Mengen im Kern massereicher Planeten wie Jupiter und Saturn vorhanden ist; weiße Zwergmaterie, gefunden in weißen Zwergen, zu der unsere Sonne eines Tages werden wird; Neutronium, gefunden in Neutronensternen, dem Endpunkt der Sternentwicklung für Sterne von 1,35 bis etwa 2,1 Sonnenmassen; seltsame Angelegenheit; oder Quark-Materie, die auch in sehr massereichen Sternen existieren soll.
In weißen Zwergen wird das Material als elektronendegenerierte Materie bezeichnet, da nicht genügend Energie vorhanden ist, um die Elektronen in Atomkerne zu kollabieren und Neutronium zu produzieren. In Neutronensternen wird das Material als neutronendegenerierte Materie bezeichnet, da der Druck so hoch ist, dass Elektronen mit Protonen verschmelzen und Materie entstehen, die nur aus Neutronen besteht. Unter normalen Bedingungen degenerieren freie Neutronen in ungefähr 15 Minuten in ein Proton und ein Elektron, aber unter dem enormen Druck eines Neutronensterns ist nur Neutronenmaterie stabil.
Die extremste Form von entarteter Materie, seltsamer Materie, existiert vermutlich in Quarksternen, Sternen mit einer Masse irgendwo zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern, in denen sich die Quarks der Neutronen entkoppeln und eine Quarksuppe entsteht. Quarksterne sind ein möglicher Kandidat für die mysteriöse dunkle Materie, die den größten Teil der Masse der beobachteten Galaxien ausmacht.