Qual è la sostanza più rara dell'universo?

La sostanza più rara è l'universo è probabilmente il plasma di quark-gluon o qualcosa di simile. Questa è una fase di materia generata solo a temperature e 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 nella forma di un plasma di quark-gluon. Quarchi e gluoni sono particelle che compongono nucleoni come neutroni e protoni, che a loro volta compongono gli atomi che costituiscono tutta la materia. I quark sono le particelle con massa, mentre i gluoni sono le particelle medianti che "incollano" i quark insieme.

Sebbene il plasma di quark-gluone sia attualmente un contendente per la sostanza più rara dell'universo, all'inizio era il normale stato della materia. Un plasma di quark-gluon è un bagno di quark e gluoni quasi liberi, che in genere sono strettamente bloccati nei nucleoni. I nucleoni convenzionali sono così strettamente tenuti insieme che anche un'esplosione nucleare o la temperatura e la pressione a THIl nucleo del sole non è sufficiente per scuoterli. Quarchi liberi non sono mai stati osservati e alcuni fisici pensano che il fenomeno stesso dei quark liberi sia fisicamente impossibile.

Il plasma

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 focalizzate su ioni pesanti, dal 2000. Ci sono voluti circa due decenni nel tentativo di crearla, la sostanza più rara che conosciamo. L'impresa è stata realizzata presso l'acceleratore di particelle CERN in Svizzera. Più recentemente, il grande Collider di Hadron di CERN sta conducendo esperimenti sul plasma di quark-gluon.

Il plasma di quark-gluon 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 supernova più grandi) sono più dense di quanto non sarebbeSalite dalla teoria, causando sospettare alcuni scienziati che questi non siano in realtà stelle di neutroni, ma in realtà le 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 esistono, avrebbero un raggio tra 3 e 9 km (2-6 mi) e una massa paragonabile alle stelle di neutroni, rendendoli gli oggetti più densi nell'universo. La supernova residuo Rx J1856.5-3754, la stella dei neutroni più vicina alla Terra, è un potenziale candidato per essere una stella del quark.

Ci sono altre sostanze che contendono il titolo di sostanza più rara nell'universo. Questi includono le particelle esotiche create in collisioni di raggi cosmici molto elevati e altre particelle esotiche che esistevano all'alba dell'universo ma da allora non sono mai state viste. L'antimateria non si qualifica come la sostanza più rara dell'universo perché può ancora essere trovata fluttuante nello spazio praticamente ovunque, sebbene in proporti molto bassions.