Qual è la sostanza di Rarest nell'universo?
La sostanza più rara è che l'universo è probabilmente il plasma di quark-gluon o qualcosa del genere. Questa è una fase della materia generata solo alle temperature e alle pressioni più intense. Per la maggior parte del primo milionesimo di secondo dopo il Big Bang, l'evento esplosivo che ha creato il nostro universo, tutta la materia era sotto forma di plasma di quark-gluone. Quark e gluoni sono particelle che formano nucleoni come neutroni e protoni, che a loro volta formano gli atomi che costituiscono tutta la materia. I quark sono particelle con massa, mentre i gluoni sono particelle mediatrici di forza che "incollano" insieme i quark.
Sebbene il plasma di quark-gluon sia attualmente un contendente per la sostanza più rara nell'universo, all'inizio era lo stato normale della materia. Un plasma di quark-gluon è un bagno di quark e gluoni quasi liberi, che in genere sono strettamente chiusi nei nucleoni. I nucleoni convenzionali sono tenuti così strettamente insieme che persino un'esplosione nucleare o la temperatura e la pressione al centro del Sole non sono sufficienti per scuotere. I quark liberi non sono mai stati osservati e alcuni fisici pensano che il fenomeno stesso dei quark liberi sia fisicamente impossibile.
Il plasma di quark-gluon viene creato in alcune circostanze insolite al di fuori del Big Bang. Siamo stati in grado di produrlo a piacimento negli acceleratori di particelle, usando enormi quantità di energia focalizzata su ioni pesanti, dal 2000. Sono stati necessari circa due decenni nel tentativo di crearlo, la sostanza più rara che conosciamo. L'impresa è stata realizzata con l'acceleratore di particelle del CERN in Svizzera. Più recentemente, il Large Hadron Collider del CERN sta conducendo esperimenti sul plasma di quark-gluon.
Il plasma al quark-gluone potrebbe non essere effettivamente la sostanza più rara se risulta esistere nei centri di stelle estremamente massicce. Alcune stelle di neutroni (il residuo lasciato da alcune delle più grandi supernova) sono più dense di quanto sarebbe previsto dalla teoria, facendo sospettare alcuni scienziati che queste non siano in realtà stelle di neutroni, ma in realtà stelle di quark. Le stelle di neutroni hanno un raggio tra 10 e 20 km (6-12 mi), ma una massa leggermente più grande di quella del Sole. Al contrario, le stelle di quark, se presenti, avrebbero un raggio tra 3 e 9 km (2-6 mi) e una massa paragonabile alle stelle di neutroni, rendendole gli oggetti più densi nell'universo. Il residuo di supernova RX J1856.5-3754, la stella di neutroni più vicina alla Terra, è un potenziale candidato per essere una stella di quark.
Ci sono altre sostanze che si contendono il titolo di sostanza più rara nell'universo. Questi includono le particelle esotiche create sotto collisioni di raggi cosmici ad altissima energia e altre particelle esotiche che esistevano all'alba dell'universo ma non sono mai state viste da allora. L'antimateria non si qualifica come la sostanza più rara nell'universo perché può ancora essere trovata fluttuando nello spazio praticamente ovunque, anche se in proporzioni molto basse.