Co to jest zdegenerowana materia?

Zdegenerowana materia jest dziwną postacią materii egzotycznej utworzonej w rdzeniach masywnych gwiazd, w których atomy, a nawet cząsteczki subatomowe są pakowane tak blisko, że podstawowe źródło ciśnienia nie jest już termiczne, ale kwantowe - podyktowane ograniczeniami ustalonymi przez zasadę wykluczenia Pauli, która potwierdza, że ​​żadne dwie cząstki nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego. W niektórych okolicznościach jest również przydatne do leczenia elektronów przewodzących w metalach jako zdegenerowanej materii ze względu na ich wysoką gęstość. Zdegenerowana materia, szczególnie metaliczna wodór, została wcześniej utworzona w laboratorium, stosując ciśnienia ponad milion atmosfery (> 100 GPa).

Zdegenerowana materia jest wyjątkowa, ponieważ jej ciśnienie jest tylko częściowo podyktowane temperaturą, a ciśnienie w rzeczywistości pozostałoby nawet gdyby temperatura materii była zmniejszona do bezwzględnego Zero. Jest to zupełnie inne od gazów idealnych, o których dowiadujemy się w klasie fizyki, gdzie temperatura i ciśnienie/objętość są ściśle powiązane.

W porządkuWedług rosnącej gęstości wspólne formy zdegenerowanej materii obejmują metalowy wodór, występujący w dużych ilościach w rdzeniu masywnych planet, takich jak Jowisz i Saturn; Materia białej karła, znaleziona w białych karłach, które pewnego dnia stanie się nasze słońce; Neutronium, znalezione w gwiazdach neutronowych, punkt końcowy ewolucji gwiazd dla gwiazd od 1,35 do około 2,1 mas słonecznych; Dziwna materia; lub materia kwark, również postulowana w bardzo masywnych gwiazdach.

W białych karłach materiał nazywany jest materią pod względem elektronu, ponieważ nie ma wystarczającej energii, aby zapaść elektrony do jąder atomowych i wytworzyć neutronium. W gwiazdach neutronowych materiał nazywa się materią neutronową-degenererowaną, ponieważ ciśnienie jest tak duże, że elektronom łączą się z protonami, aby tworzyć materię składającą się z neutronów. W normalnych warunkach wolne neutrony zdegenerują się w proton i elektronOkoło 15 minut, ale pod ogromnym ciśnieniem gwiazdy neutronowej materia tylko dla neutronów jest stabilna.

Uważa się, że

Najbardziej ekstremalna forma zdegenerowanej materii, dziwna materia, występuje w gwiazdach kwarków, gwiazdy masy gdzieś pomiędzy gwiazdami neutronów a czarnymi dziurami, w których powstaje składowe kwarki neutronów i zupa kwarka. Gwiazdy kwarków są potencjalnym kandydatem do tajemniczej ciemnej materii, która stanowi większość masy obserwowanych galaktyk.