Qu'est-ce que la matière dégénérée?
La matière dégénérée est une forme bizarre de matière exotique créée dans les noyaux d’étoiles massives, où les atomes, voire les particules subatomiques, sont si serrés que la source principale de pression n’est plus thermique, mais quantique - dictée par les limites fixées par le principe d’exclusion de Pauli. qui affirme que deux particules ne peuvent occuper le même état quantique. Dans certaines circonstances, il est également utile de traiter les électrons de conduction dans les métaux en tant que matière dégénérée, en raison de leur densité élevée. Des matières dégénérées, en particulier de l’hydrogène métallique, ont déjà été créées en laboratoire sous des pressions supérieures à 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 abaissée au zéro absolu. Ceci est très différent des gaz parfaits que nous étudions en classe de physique, où température et pression / volume sont étroitement liés.
Par ordre de densité croissante, les formes courantes de matière dégénérée comprennent l'hydrogène métallique, présent en grande quantité dans le cœur de planètes gigantesques telles que Jupiter et Saturne; matière naine blanche, trouvée dans les naines blanches, que notre Soleil deviendra un jour; le neutronium, présent dans les étoiles à neutrons, point final de l'évolution stellaire pour les étoiles de 1,35 à environ 2,1 masses solaires; matière étrange; ou quark question, également postulé à exister dans les étoiles très massives.
Dans les naines blanches, le matériau est appelé matière dégénérée en électrons, car il n’ya pas assez d’énergie pour réduire les électrons en noyaux atomiques et produire du neutronium. Dans les étoiles à neutrons, le matériau est appelé matière dégénérée par neutrons, car la pression est si grande que les électrons fusionnent avec les protons pour créer une matière constituée uniquement de neutrons. Dans des conditions normales, les neutrons libres dégénèrent en protons et en électrons en 15 minutes environ, mais sous la pression énorme d'une étoile à neutrons, la matière ne contenant que des neutrons est stable.
La forme la plus extrême de matière dégénérée, une matière étrange, existerait dans les étoiles à cônes, des étoiles dont la masse se situe quelque part entre les étoiles à neutrons et les trous noirs, dans lesquelles les quarks constitutifs des neutrons se découplent et où une soupe aux quarks est créée. Les étoiles à quarks sont des candidats possibles à la mystérieuse matière noire qui constitue la majeure partie de la masse des galaxies observées.