Hva er den sjeldneste stoffet i universet?

January 28  by Eliza

Rarest stoffet er universet er sannsynligvis den kvark-gluon plasma eller noe lignende. Dette er en fase av saken genereres bare under de mest intense temperaturer og trykk. For de fleste av den første milliondel av et sekund etter Big Bang, den eksplosive hendelse som skapte vårt univers, all materie var i form av et kvark-gluon plasma. Kvarker og gluoner er partikler som utgjør nukleoner som nøytroner og protoner, som igjen utgjør atomene som utgjør all materie. Kvarker er partikler med masse, mens gluoner er de kraftmedierende partikler som "lim" kvarkene sammen.

Selv om kvark-gluon plasma er for tiden en kandidat for sjeldneste stoffet i universet, i starten, var det normal tilstand av materie. En kvark-gluon plasma er et bad av nesten-frie kvarker og gluoner, som typisk er tett låst inn nukleoner. Konvensjonelle nukleoner er så tett holdt sammen at selv en kjernefysisk eksplosjon eller temperaturen og trykket i kjernen av solen er ikke nok til å riste dem fra hverandre. Frie kvarker har aldri blitt observert, og noen fysikere tror veldig fenomenet frie kvarker er fysisk umulig.

Kvark-gluon plasma er skapt i noen uvanlige omstendigheter utenfor Big Bang. Vi har vært i stand til å produsere det på vilje i partikkelakseleratorer, bruker store mengder energi fokusert på tunge ioner, siden år 2000. Det tok omtrent to tiår for å prøve å lage det, den sjeldneste stoffet vi kjenner til. Bragden ble utført ved CERN partikkelakseleratoren i Sveits. Flere nylig, er CERNs Large Hadron Collider gjennomføre eksperimenter på kvark-gluon plasma.

Kesam-gluon plasma kan faktisk ikke være den sjeldneste stoffet hvis det viser seg å eksistere i sentrene for ekstremt massive stjerner. Noen nøytronstjerner (rest igjen av noen av de største supernovaer) er tettere enn det som ville bli spådd av teori, forårsaker noen forskere til å mistenke at dette er faktisk ikke nøytronstjerner, men faktisk kvark stjerner. Nøytronstjerner har en radius på mellom 10 og 20 km (6-12 km), men en masse litt større enn den Sun. I kontrast, kvark stjerner, hvis de finnes, ville ha en radius på mellom 3 og 9 km (2-6 km) og en masse sammenlignes med nøytronstjerner, gjør dem til de mest tette objekter i universet. Supernovaen rest RX J1856.5-3754, nøytronstjernen nærmest Jorden, er en potensiell kandidat for å være en kvark star.

Det er andre stoffer som hevder for tittelen sjeldneste stoffet i universet. Disse inkluderer de eksotiske partikler skapt under meget høyt energi kosmisk stråling kollisjoner og andre eksotiske partikler som eksisterte på begynnelsen av universet, men har aldri blitt sett siden. Antimaterie kvalifiserer ikke som den sjeldneste stoffet i universet fordi det kan fortsatt bli funnet flytende i verdensrommet praktisk talt overalt, om enn i svært lave andeler.

  • Normal tilstand av materie på tidspunktet for Big Bang er nå trolig den sjeldneste stoffet.