Wat is de zeldzaamste stof in het heelal?
De zeldzaamste stof in het universum is waarschijnlijk het quark-gluon-plasma of zoiets. Dit is een fase van materie die alleen wordt gegenereerd onder de meest intense temperaturen en druk. Gedurende het grootste deel van de eerste miljoenste van een seconde na de oerknal, de explosieve gebeurtenis die ons universum heeft gecreëerd, had alle materie de vorm van een quark-gluon-plasma. Quarks en gluonen zijn deeltjes die nucleonen vormen zoals neutronen en protonen, die op hun beurt de atomen vormen die alle materie vormen. Quarks zijn de deeltjes met massa, terwijl gluonen de kracht-bemiddelende deeltjes zijn die de quarks aan elkaar "lijmen".
Hoewel het quark-gluon-plasma momenteel een kandidaat is voor de zeldzaamste stof in het universum, was het in het begin de normale toestand van de materie. Een quark-gluon-plasma is een bad van bijna vrije quarks en gluonen, die meestal stevig in nucleonen zijn opgesloten. Conventionele nucleonen worden zo stevig bij elkaar gehouden dat zelfs een nucleaire explosie of de temperatuur en druk in de kern van de zon niet voldoende is om ze uit elkaar te schudden. Gratis quarks zijn nog nooit waargenomen en sommige natuurkundigen denken dat het fenomeen van vrije quarks fysiek onmogelijk is.
Quark-gluon-plasma wordt in sommige ongebruikelijke omstandigheden buiten de oerknal gecreëerd. We zijn in staat geweest om het naar believen te produceren in deeltjesversnellers, met behulp van enorme hoeveelheden energie gericht op zware ionen, sinds het jaar 2000. Het duurde ongeveer twee decennia om het te maken, de zeldzaamste stof die we kennen. De prestatie werd bereikt bij de CERN-deeltjesversneller in Zwitserland. Meer recent voert CERN's Large Hadron Collider experimenten uit met het quark-gluon-plasma.
Het quark-gluon-plasma is misschien niet de zeldzaamste stof als het in de centra van extreem massieve sterren blijkt te bestaan. Sommige neutronensterren (het restant achtergelaten door enkele van de grootste supernova's) zijn dichter dan theoretisch voorspeld, waardoor sommige wetenschappers vermoeden dat dit geen neutronensterren zijn, maar eigenlijk quarksterren. Neutronensterren hebben een straal tussen 10 en 20 km (6 - 12 mijl), maar een massa die iets groter is dan die van de zon. Daarentegen zouden quarksterren, als ze bestaan, een straal tussen 3 en 9 km (2-6 mi) en een massa vergelijkbaar met neutronensterren hebben, waardoor ze de meest dichte objecten in het universum zijn. De supernova-restant RX J1856.5-3754, de neutronenster die het dichtst bij de aarde staat, is een potentiële kandidaat voor het zijn van een quark-ster.
Er zijn andere stoffen die strijden om de titel van zeldzaamste stof in het universum. Deze omvatten de exotische deeltjes gecreëerd onder botsingen met zeer hoge energie kosmische stralen, en andere exotische deeltjes die bestonden aan het begin van het universum maar sindsdien nooit meer zijn gezien. Antimaterie kwalificeert niet als de zeldzaamste substantie in het universum omdat het nog steeds praktisch overal in de ruimte kan worden gevonden, zij het in zeer kleine verhoudingen.