Co to jest zdegenerowana materia?

Zdegenerowana materia jest dziwną postacią materii egzotycznej utworzonej w rdzeniach masywnych gwiazd, w których atomy, a nawet cząstki subatomowe są pakowane tak blisko, że podstawowe źródło ciśnienia nie jest już termiczne, ale kwantowe - podyktowane ograniczeniami ustalonymi przez zasadę wykluczenia Pauli, który twierdzi, że żadne dwie cząstki nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego.W niektórych okolicznościach jest również przydatne do leczenia elektronów przewodzących w metalach jako zdegenerowanej materii ze względu na ich wysoką gęstość.Zdegenerowana materia, w szczególności metaliczna wodór, została wcześniej utworzona w laboratorium, przy użyciu ciśnienia ponad milion atmosfery ( 100 GPa).

Zdegenerowana materia jest unikalna, ponieważ jej ciśnienie jest tylko częściowo podyktowane temperaturą, a ciśnienie w rzeczywistości pozostałoby w rzeczywistościNawet jeśli temperatura materii została zmniejszona do bezwzględnego zera.Jest to zupełnie inne od gazów idealnych, o których dowiadujemy się w klasie fizyki, w których temperatura i ciśnienie/objętość są ściśle powiązane.

W kolejności rosnącej gęstości, wspólne formy zdegenerowanej materii obejmują metalowy wodór, obecny w dużych ilościach w rdzeniumasywne planety, takie jak Jowisz i Saturn;Materia białej karła, znaleziona w białych karłach, które pewnego dnia stanie się nasze słońce;Neutronium, znalezione w gwiazdach neutronowych, punkt końcowy ewolucji gwiazd dla gwiazd od 1,35 do około 2,1 mas słonecznych;Dziwna materia;lub materia kwark, również postulowana w bardzo masywnych gwiazdach.

W białych karłach materiał nazywany jest materią elektronową, ponieważ nie ma wystarczającej energii, aby zapaść elektrony do jąder atomowych i wytworzyć neutronium.W gwiazdach neutronowych materiał nazywa się materią neutronową-degenererowaną, ponieważ ciśnienie jest tak duże, że elektronom łączą się z protonami, aby tworzyć materię składającą się z neutronów.W normalnych warunkach wolne neutrony degenerują się w proton i elektron w około 15 minut, ale pod ogromnym ciśnieniem gwiazdy neutronowej materia wyłącznie dla neutronów jest stabilna.

Uważa się, że najbardziej ekstremalna forma zdegenerowanej materii, dziwna materia, występuje w gwiazdach kwarków, gwiazdy masy gdzieś pomiędzy gwiazdami neutronów a czarnymi dziurami, w których powstaje składowy kwarki neutronów i zupa kwarka.Gwiazdy kwarków są potencjalnym kandydatem do tajemniczej ciemnej materii, która stanowi większość masy obserwowanych galaktyk.