¿Cuál es la sustancia más rara en el universo?

La sustancia más rara es que el universo es probablemente el plasma quark-gluon o algo similar. Esta es una fase de la materia generada solo bajo las temperaturas y presiones más intensas. Durante la mayor parte de la primera millonésima de segundo después del Big Bang, el evento explosivo que creó nuestro universo, toda la materia tuvo la forma de un plasma de quark-gluón. Los quarks y los gluones son partículas que forman nucleones como los neutrones y los protones, que a su vez forman los átomos que constituyen toda la materia. Los Quarks son las partículas con masa, mientras que los gluones son las partículas mediadoras de fuerza que "pegan" los quarks.

Aunque el plasma quark-gluon es actualmente un competidor de la sustancia más rara del universo, en un principio, era el estado normal de la materia. Un plasma de quark-gluon es un baño de quarks y gluones casi libres, que generalmente están fuertemente unidos a los nucleones. Los nucleones convencionales están tan firmemente unidos que incluso una explosión nuclear o la temperatura y la presión en el núcleo del Sol no son suficientes para separarlos. Nunca se han observado quarks libres, y algunos físicos creen que el fenómeno mismo de los quarks libres es físicamente imposible.

El plasma de Quark-gluón se crea en algunas circunstancias inusuales fuera del Big Bang. Hemos podido producirlo a voluntad en aceleradores de partículas, utilizando enormes cantidades de energía centradas en iones pesados, desde el año 2000. Nos llevó unas dos décadas tratar de crearlo, la sustancia más rara que conocemos. La hazaña se logró en el acelerador de partículas CERN en Suiza. Más recientemente, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN está realizando experimentos en el plasma quark-gluon.

El plasma quark-gluon puede no ser la sustancia más rara si resulta que existe en los centros de estrellas extremadamente masivas. Algunas estrellas de neutrones (el remanente dejado por algunas de las supernovas más grandes) son más densas de lo que podría predecirse la teoría, lo que hace que algunos científicos sospechen que en realidad no son estrellas de neutrones, sino estrellas de quark. Las estrellas de neutrones tienen un radio de entre 10 y 20 km (6 a 12 millas), pero una masa ligeramente mayor que la del Sol. En contraste, las estrellas de quark, si existen, tendrían un radio de entre 3 y 9 km (2-6 millas) y una masa comparable a las estrellas de neutrones, lo que las convertiría en los objetos más densos del universo. El remanente de supernova RX J1856.5-3754, la estrella de neutrones más cercana a la Tierra, es un candidato potencial para ser una estrella de quark.

Hay otras sustancias que compiten por el título de sustancia más rara en el universo. Estos incluyen las partículas exóticas creadas bajo colisiones de rayos cósmicos de muy alta energía, y otras partículas exóticas que existieron en los albores del universo pero que nunca se han visto desde entonces. La antimateria no califica como la sustancia más rara del universo porque todavía se puede encontrar flotando en el espacio prácticamente en todas partes, aunque en proporciones muy bajas.