Qu'est-ce que la matière dégénérée?

La matière dégénérée est une forme bizarre de matière exotique créée dans les noyaux des étoiles massives, où les atomes ou même les particules subatomiques sont emballés si étroitement que la principale source de pression n'est plus thermique mais quantique - dictée par les limitations fixées par le principe d'exclusion de Pauli, qui affirme qu'aucune particules ne peut occuper le même état quantum. Il est également utile dans certaines circonstances pour traiter les électrons de conduction dans les métaux comme une matière dégénérée, en raison de leur haute densité. La matière dégénérée, en particulier l'hydrogène métallique, a déjà été créée dans un laboratoire, en utilisant des pressions de plus d'un million d'atmosphères (> 100 GPa).

La matière dégénérée est unique en ce que sa pression n'est que partiellement dictée par la température, et la pression resterait en fait même si la température de la matière était diminuée à zéro absolue. Ceci est assez différent des gaz idéaux que nous apprenons dans la classe de physique, où la température et la pression / volume sont étroitement liés.

En ordrede la densité croissante, les formes courantes de matière dégénérée comprennent l'hydrogène métallique, présente en grande quantité dans le cœur de planètes massives telles que Jupiter et Saturne; La naine blanche est importante, trouvée dans les nains blancs, que notre soleil deviendra un jour; Neutronium, trouvé dans les étoiles à neutrons, le point final de l'évolution stellaire pour les étoiles de 1,35 à environ 2,1 masses solaires; matière étrange; ou Quark Matter, également publié pour exister dans des étoiles très massives.

Dans les naines blanches, le matériau est appelé matière d'électrons-dégénéré, car il n'y a pas suffisamment d'énergie pour effondrer les électrons en noyaux atomiques et produire du neutronium. Dans les étoiles à neutrons, le matériau est appelé la matière aux neutrons-dégénérés, car la pression est si grande que les électrons fusionnent avec des protons pour créer de la matière composée de neutrons. Dans des conditions normales, les neutrons libres se dégénèrent en proton et un électron dansEnviron 15 minutes, mais sous la pression énorme d'une étoile à neutrons, la matière uniquement neutronique est stable.

La forme la plus extrême de matière dégénérée, une matière étrange, devrait exister dans les étoiles de quark, des étoiles avec une masse quelque part entre les étoiles à neutrons et les trous noirs, dans lesquels les quarks constituants de neutrons se découplent et une soupe de quark est créé. Les étoiles Quark sont un candidat possible pour la mystérieuse matière noire qui constitue la majeure partie de la masse des galaxies observées.