Vad är det sällsynta ämnet i universum?

Det sällsynta ämnet är universum är förmodligen kvark-gluonplasma eller något liknande. Detta är en materiefas som genereras endast under de mest intensiva temperaturerna och trycket. Under större delen av den första miljoner sekunden efter Big Bang, den explosiva händelsen som skapade vårt universum, var all materia i form av en kvark-gluonplasma. Kvarkar och gluoner är partiklar som utgör nukleoner som neutroner och protoner, som i sin tur utgör de atomer som utgör all materia. Kvarkar är partiklarna med massa, medan gluoner är de kraftmedierande partiklarna som "limer" kvarkarna samman.

Även om kvark-gluonplasma för närvarande är en utmanare för det sällsynta ämnet i universum, var det i början det normala ämnet. En kvark-gluonplasma är ett bad med nästan fria kvarkar och gluoner, som vanligtvis är tätt låsta i nukleoner. Konventionella nukleoner hålls så tätt samman att till och med en kärnkraftsexplosion eller temperaturen och trycket i solens kärna inte räcker för att skaka dem isär. Fria kvarkar har aldrig observerats, och vissa fysiker tycker att själva fenomenet med fria kvarker är fysiskt omöjligt.

Quark-gluon plasma skapas under vissa ovanliga omständigheter utanför Big Bang. Vi har kunnat framställa den på önskemål i partikelacceleratorer, med enorma mängder energi fokuserad på tunga joner, sedan år 2000. Det tog cirka två decennier att försöka skapa den, det sällsynta ämnet vi känner till. Bristen uppnåddes vid CERN-partikelacceleratorn i Schweiz. På senare tid genomför CERN: s Large Hadron Collider experiment med kvark-gluonplasma.

Kvark-gluonplasma är kanske inte det sällsynta ämnet om det visar sig finnas i centrum för extremt massiva stjärnor. Vissa neutronstjärnor (resterna som kvarlämnats av några av de största supernovorna) är tätare än vad som kan förutsägas av teorin, vilket får vissa forskare att misstänka att dessa inte egentligen är neutronstjärnor, utan faktiskt kvarkstjärnor. Neutronstjärnor har en radie mellan 10 och 20 km (6 - 12 mi), men en massa som är något större än solens. Däremot skulle kvarkstjärnor, om de finns, ha en radie mellan 3 och 9 km (2-6 mi) och en massa som kan jämföras med neutronstjärnor, vilket gör dem till de tätaste föremålen i universum. Supernovaresten RX J1856.5-3754, neutronstjärnan närmast jorden, är en potentiell kandidat för att vara en kvarkstjärna.

Det finns andra ämnen som strider mot titeln på sällsynta ämne i universum. Dessa inkluderar exotiska partiklar som skapats under mycket hög energi kosmiska strålkollisioner, och andra exotiska partiklar som fanns vid universums gryning men aldrig har sett sedan dess. Antimatter kvalificerar sig inte som det sällsynta ämnet i universum eftersom det fortfarande kan hittas flytande i rymden praktiskt taget överallt, om än i mycket låga proportioner.