Qual è la materia degenerata?
La materia degenerata è una bizzarra forma di materia esotica creata nei nuclei di stelle massicce, in cui gli atomi o persino le particelle subatomiche sono imballate così da vicino che la fonte primaria di pressione non è più termica ma quantistica, dettata dalle limitazioni stabilite dal principio di esclusione di Pauli, che afferma che non due particelle possono occupare lo stesso stato quantico. È anche utile in alcune circostanze trattare gli elettroni di conduzione nei metalli come materia degenerata, a causa della loro alta densità. La materia degenerata, in particolare l'idrogeno metallico, è stata creata in un laboratorio prima, usando pressioni oltre un milione di atmosfere (> 100 GPa).
La materia degenerata è unica in quanto la sua pressione è solo parzialmente dettata dalla temperatura e la pressione rimarrebbe effettivamente anche se la temperatura della questione fosse diminuita in zero assoluta. Questo è abbastanza diverso dai gas ideali che apprendiamo nella classe di fisica, in cui la temperatura e la pressione/volume sono strettamente correlati.
Al fineDi crescente densità, le forme comuni di materia degenerata comprendono l'idrogeno metallico, presenti in grandi quantità nel nucleo di pianeti massicci come Giove e Saturno; Materia nana bianca, trovata nei nani bianchi, che un giorno il nostro sole diventerà; Neutronium, trovato nelle stelle dei neutroni, l'endpoint dell'evoluzione stellare per le stelle da 1,35 a circa 2,1 masse solari; strana questione; o la materia di Quark, postulata anche di esistere all'interno di stelle molto enormi.
Nei nani bianchi, il materiale viene indicato come materia degenerata di elettroni, poiché non c'è energia sufficiente per collassare gli elettroni nei nuclei atomici e produrre neutronium. Nelle stelle di neutroni, il materiale è chiamato materia degenerata di neutroni, perché la pressione è così grande che gli elettroni si fondono con i protoni per creare materia costituita da nient'altro che neutroni. In condizioni normali, i neutroni liberi degenerano in un protone e un elettrone inCirca 15 minuti, ma sotto l'enorme pressione di una stella di neutroni, la materia solo per neutroni è stabile.
La forma più estrema di materia degenerata, strana materia, si pensa che esista in stelle di quark, stelle con una massa da qualche parte tra stelle di neutroni e buchi neri, in cui vengono creati i quark costituenti di neutroni e una zuppa di quark. Quark Stars sono un possibile candidato per la misteriosa materia oscura che costituisce la maggior parte della massa delle galassie osservate.