Wat is gedegenereerde materie?

Degenerate materie is een bizarre vorm van exotische materie die is gecreëerd in de kernen van massieve sterren, waar atomen of zelfs subatomaire deeltjes zo nauw worden verpakt dat de primaire drukbron niet langer thermisch maar kwantum is - bepaald door het Pauli -uitsluitingsprincipe, die beweert dat geen twee deeltjes dezelfde kwantumtoestand kunnen bezetten.Het is in sommige omstandigheden ook nuttig om geleidingselektronen in metalen te behandelen als gedegenereerde materie, vanwege hun hoge dichtheid.Gedegenereerde materie, met name metallische waterstof, is eerder in een laboratorium gecreëerd, met behulp van druk van meer dan een miljoen atmosferen ( 100 GPa).

Degenereerde materie is uniek omdat de druk ervan slechts gedeeltelijk wordt bepaald door temperatuur, en de druk zou in feite blijven bestaanZelfs als de temperatuur van de materie werd verlaagd tot absolute nul.Dit is heel anders dan de ideale gassen waarover we leren in de fysica -klasse, waarbij temperatuur en druk/volume nauw verwant zijn.

In volgorde van toenemende dichtheid, zijn gemeenschappelijke vormen van gedegenereerde materie metallische waterstof, aanwezig in grote hoeveelheden in de kern vanmassieve planeten zoals Jupiter en Saturnus;White Dwarf Matter, gevonden in witte dwergen, die onze zon ooit zal worden;Neutronium, gevonden in neutronensterren, het eindpunt van stellaire evolutie voor sterren van 1,35 tot ongeveer 2,1 zonnemassa's;vreemde materie;Of Quark Matter, ook gepostuleerd om te bestaan binnen zeer massieve sterren.

In witte dwergen wordt het materiaal aangeduid als elektronen-gedegenereerde materie, omdat er niet voldoende energie is om de elektronen in atoomkernen in te voegen en neutronium te produceren.In neutronensterren wordt het materiaal neutronen-gedegenereerde materie genoemd, omdat de druk zo groot is dat elektronen versmelten met protonen om materie te creëren die bestaat uit niets anders dan neutronen.Onder normale omstandigheden degenereren vrije neutronen in een proton en een elektron in ongeveer 15 minuten, maar onder de enorme druk van een neutronenster is alleen neutronen stabiel.

De meest extreme vorm van gedegenereerde materie, vreemde materie, wordt gedacht dat deze bestaat in quarksterren, sterren met een massa ergens tussen neutronensterren en zwarte gaten, waarin de samenstellende quarks van neutronen ontkoppelen en een quark soep wordt gecreëerd.Quark -sterren zijn een mogelijke kandidaat voor de mysterieuze donkere materie die het grootste deel van de massa waargenomen sterrenstelsels vormt.