Hva er degenerert materie?

Degeneratstoff er en bisarr form for eksotisk materiale som er skapt i kjernene til massive stjerner, der atomer eller til og med subatomiske partikler er pakket så tett at den primære trykkkilden ikke lenger er termisk, men kvantum - diktert av begrensninger satt av Pauli -eksklusjonsprinsippet, som hevder at ingen to partikler kan okkupere samme kvantum. Det er også nyttig under noen omstendigheter å behandle ledningselektroner i metaller som degenerert materie, på grunn av deres høye tetthet. Degenerert materie, spesifikt metallisk hydrogen, er blitt opprettet i et laboratorium før, ved bruk av trykk over en million atmosfærer (> 100 GPa).

Degenerert materie er unikt ved at trykket bare delvis dikteres av temperatur, og trykket faktisk ville forbli selv hvis temperaturen på saken ble redusert til absolutt null. Dette er ganske annerledes enn de ideelle gassene vi lærer om i fysikklasse, der temperatur og trykk/volum er nært beslektet.

I ordenAv økende tetthet inkluderer vanlige former for degenerert materie metallisk hydrogen, til stede i store mengder i kjernen av massive planeter som Jupiter og Saturn; Hvit dvergsaker, funnet i hvite dverger, som solen vår en dag vil bli; Neutronium, funnet i nøytronstjerner, endepunktet for stjerners evolusjon for stjerner fra 1,35 til omtrent 2,1 solmasser; Merkelig sak; eller kvarksaker, også postulert til å eksistere i veldig massive stjerner.

I hvite dverger blir materialet referert til som elektron-forsinkelse, fordi det ikke er tilstrekkelig energi til å kollapse elektronene til atomkjerner og produsere nøytronium. I nøytronstjerner kalles materialet neutron-degenerert materie, fordi trykket er så stort at elektroner smelter sammen med protoner for å skape materie bestående av annet enn nøytroner. Under normale forhold degenererer frie nøytroner til et proton og et elektron iCirka 15 minutter, men under det enorme presset fra en nøytronstjerne, er bare nøytronstoff stabil.

Den mest ekstreme formen for degenerert materie, Strange Matter, antas å eksistere i Quark -stjerner, stjerner med en masse et sted mellom nøytronstjerner og sorte hull, der de konstituerende kvarkene av nøytroner trekker seg og en kvarksuppe er skapt. Quark -stjerner er en mulig kandidat for den mystiske mørke saken som utgjør mesteparten av massen av observerte galakser.