Hva er det sjeldne stoffet i universet?

Det sjeldneste stoffet er universet er sannsynligvis quark-gluon plasma eller noe lignende. Dette er en fase av stoff som genereres bare under de mest intense temperaturer og trykk. I det meste av den første milliondelen av et sekund etter Big Bang, den eksplosive hendelsen som skapte universet vårt, var all materie i form av et quark-gluon-plasma. Kvarker og gluoner er partikler som utgjør nukleoner som nøytroner og protoner, som igjen utgjør atomene som utgjør all materie. Kvarker er partiklene med masse, mens gluoner er de kraftformidlende partiklene som "limer" kvarkene sammen.

Selv om quark-gluon-plasma for tiden er en utfordrer for det sjeldneste stoffet i universet, var det i starten sin normale tilstand. Et kvark-gluon-plasma er et bad med nesten-fri kvarker og gluoner, som typisk er tett låst i nukleoner. Konvensjonelle nukleoner holdes så tett sammen at selv en atomeksplosjon eller temperaturen og trykket i kjernen av solen ikke er nok til å riste dem fra hverandre. Frie kvarker har aldri blitt observert, og noen fysikere synes selve fenomenet med fri kvark er fysisk umulig.

Quark-gluon plasma skapes under noen uvanlige omstendigheter utenfor Big Bang. Vi har vært i stand til å produsere det med vilje i partikkelakseleratorer, ved å bruke enorme mengder energi fokusert på tunge ioner, siden år 2000. Det tok omtrent to tiår å prøve å lage det, det sjeldneste stoffet vi vet om. Bragden ble oppnådd ved CERN-partikkelakseleratoren i Sveits. Mer nylig gjennomfører CERNs Large Hadron Collider eksperimenter på quark-gluon plasma.

Kvark-gluonplasmaet er kanskje ikke det sjeldneste stoffet hvis det viser seg å eksistere i sentrumene til ekstremt massive stjerner. Noen nøytronstjerner (resten som er igjen av noen av de største supernovene) er tettere enn det teorien ville forutsagt, noe som får forskere til å mistenke at dette ikke egentlig er nøytronstjerner, men faktisk kvarkstjerner. Neutronstjerner har en radius mellom 10 og 20 km (6 - 12 mi), men en masse som er litt større enn solen. I kontrast vil kvarkstjerner, hvis de eksisterer, ha en radius mellom 3 og 9 km (2-6 mi) og en masse som kan sammenlignes med nøytronstjerner, noe som gjør dem til de mest tette objektene i universet. Supernova-resten RX J1856.5-3754, nøytronstjernen nærmest Jorden, er en potensiell kandidat for å være en kvarkstjerne.

Det er andre stoffer som kjemper for tittelen sjeldneste stoff i universet. Disse inkluderer de eksotiske partiklene som ble opprettet under kosmiske strålingskollisjoner med meget høy energi, og andre eksotiske partikler som eksisterte ved universets morgen, men som aldri har blitt sett siden. Antimatter kvalifiserer ikke som det sjeldneste stoffet i universet fordi det fremdeles kan finnes flytende i rommet praktisk talt overalt, om enn i svært lave proporsjoner.