Qual é a substância mais rara do universo?
A substância mais rara é o universo, provavelmente o plasma de quarks-glúons ou algo parecido. Esta é uma fase da matéria gerada apenas sob as mais intensas temperaturas e pressões. Durante a maior parte do primeiro milionésimo de segundo após o Big Bang, o evento explosivo que criou nosso universo, toda a matéria estava na forma de um plasma de quarks e glúons. Quarks e glúons são partículas que compõem núcleons como nêutrons e prótons, que por sua vez formam os átomos que constituem toda a matéria. Os quarks são as partículas com massa, enquanto os glúons são as partículas mediadoras da força que "colam" os quarks.
Embora o plasma de quarks e glúons seja atualmente um candidato à substância mais rara do universo, no início, era o estado normal da matéria. Um plasma de quarks e glúons é um banho de quarks e glúons quase livres, que normalmente estão firmemente trancados em núcleons. Os núcleons convencionais são tão unidos que nem mesmo uma explosão nuclear ou a temperatura e pressão no núcleo do Sol são suficientes para separá-los. Quarks livres nunca foram observados, e alguns físicos acham que o próprio fenômeno dos quarks livres é fisicamente impossível.
O plasma de quarks e glúons é criado em algumas circunstâncias incomuns fora do Big Bang. Conseguimos produzi-lo à vontade em aceleradores de partículas, usando grandes quantidades de energia focada em íons pesados, desde o ano 2000. Foram necessárias duas décadas para tentar criá-lo, a substância mais rara que conhecemos. O feito foi realizado no acelerador de partículas do CERN na Suíça. Mais recentemente, o Large Hadron Collider do CERN está realizando experimentos com o plasma de quarks e glúons.
O plasma de quarks e glúons pode não ser a substância mais rara, se existir no centro de estrelas extremamente massivas. Algumas estrelas de nêutrons (o restante deixado por algumas das maiores supernovas) são mais densas do que o previsto pela teoria, fazendo com que alguns cientistas suspeitem que essas não são realmente estrelas de nêutrons, mas estrelas de quarks. As estrelas de nêutrons têm um raio entre 10 e 20 km (6 - 12 milhas), mas uma massa ligeiramente maior que a do Sol. Em contraste, as estrelas de quarks, se existirem, teriam um raio entre 3 e 9 km (2 a 6 milhas) e uma massa comparável às estrelas de nêutrons, tornando-os os objetos mais densos do universo. O remanescente de supernova RX J1856.5-3754, a estrela de nêutrons mais próxima da Terra, é um candidato em potencial por ser uma estrela de quark.
Existem outras substâncias que disputam o título de substância mais rara do universo. Isso inclui as partículas exóticas criadas sob colisões de raios cósmicos de energia muito alta e outras partículas exóticas que existiam no início do universo, mas nunca mais foram vistas. A antimatéria não se qualifica como a substância mais rara do universo, porque ainda pode ser encontrada flutuando no espaço praticamente em todos os lugares, embora em proporções muito baixas.