Vad är Degenerate Matter?

Degenerat materia är en bisar form av exotiskt material som skapas i kärnorna i massiva stjärnor, där atomer eller till och med subatomära partiklar är packade så nära att den primära källan för tryck inte längre är termisk utan kvantitet - dikterat av begränsningar som fastställts av Pauli-uteslutningsprincipen, vilket hävdar att inga två partiklar kan uppta samma kvanttillstånd. Under vissa omständigheter är det också användbart att behandla ledningselektroner i metaller som degenererat material på grund av deras höga densitet. Degenererat material, speciellt metalliskt väte, har skapats i ett laboratorium tidigare, med tryck över en miljon atmosfär (> 100 GPa).

Degenererat material är unikt genom att dess tryck endast delvis dikteras av temperaturen, och trycket skulle i själva verket förbli även om materialets temperatur sänktes till absolut noll. Detta är helt annorlunda än de ideala gaserna vi lär oss om i fysikklassen, där temperatur och tryck / volym är nära besläktade.

För att öka densiteten inkluderar vanliga former av degenererat material metalliskt väte, som finns i stora mängder i kärnan i massiva planeter som Jupiter och Saturnus; vit dvärgämne, finns i vita dvärgar, som vår sol en dag blir; neutronium, som finns i neutronstjärnor, slutpunkten för stjärnutvecklingen för stjärnor från 1,35 till cirka 2,1 solmassor; konstig materia; eller kvarkmaterial, också postulerat att existera inom mycket massiva stjärnor.

I vita dvärgar refereras materialet till elektron-degenererat material, eftersom det inte finns tillräckligt med energi för att kollapsa elektronerna i atomkärnor och producera neutronium. I neutronstjärnor kallas materialet neutron-degenererat materia, eftersom trycket är så stort att elektroner smälter samman med protoner för att skapa materie som består av inget annat än neutroner. Under normala förhållanden degenereras fria neutroner till en proton och en elektron på cirka 15 minuter, men under det enorma trycket från en neutronstjärna är endast neutronmaterialet stabilt.

Den mest extrema formen av degenererad materia, konstig materia, tros existera i kvarkstjärnor, stjärnor med en massa någonstans mellan neutronstjärnor och svarta hål, i vilka de bestående kvarkerna av neutroner avkopplas och en kvarksopp skapas. Quarkstjärnor är en möjlig kandidat för den mystiska mörka materien som utgör större delen av massan av observerade galaxer.