Vad är degenererad materia?

February 3

Degenererad materia är en bisarr form av exotisk materia skapas i kärnorna av massiva stjärnor, där atomer eller ens subatomära partiklar är packade så tätt att den främsta källan till tryck är inte längre termisk men kvant - dikteras av begränsningar som princip Pauli, som hävdar att det inte finns två partiklar kan uppta samma kvanttillstånd. Det är också användbart i vissa omständigheter att behandla ledningselektroner i metaller som degenererad materia, på grund av deras höga densitet. Degenererad materia, särskilt metalliskt väte, har skapats i ett laboratorium innan, använder tryck över en miljon atmosfärer (> 100 GPa).

Degenererad materia är unikt genom att dess tryck endast delvis styrs av temperatur och tryck i själva verket skulle kvarstå även om temperaturen i ärendet sänktes till absoluta nollpunkten. Detta är helt annorlunda än de ideala gaser som vi lära sig om i fysik klass, där temperatur och tryck / volym är nära besläktade.

För att öka tätheten, vanliga former av degenererade materia inkluderar metalliska väte, finns i stora mängder i kärnan av massiva planeter som Jupiter och Saturnus; vit dvärg materia, som finns i vita dvärgar, som vår sol kommer en dag att bli; neutronium, finns i neutronstjärnor, endpoint stjärnornas utveckling för stjärnor från 1,35 till ca 2,1 solmassor; främmande materia; eller kvarg materia, postulerade också att existera inom mycket massiva stjärnor.

I vita dvärgar, är materialet kallas elektron-degenererad materia, eftersom det inte finns tillräckligt med energi för att kollapsa elektronerna i atomkärnor och producera neutronium. I neutronstjärnor materialet kallas neutron-degenererad materia, eftersom trycket är så stort att elektroner säkring med protoner att skapa materia består av idel neutroner. Under normala förhållanden, fria neutroner urarta till en proton och en elektron i cirka 15 minuter, men under det enorma trycket av en neutronstjärna är neutron-bara materia stabilt.

Den mest extrema formen av degenererade materia, konstigt materia, tros existera i Quark stjärnor, stjärnor med en massa någonstans mellan neutronstjärnor och svarta hål, i vilka de ingående kvarkar av neutroner frikoppla och en kvark soppa skapas. Quark stjärnor är en möjlig kandidat för den mystiska mörka materia som utgör största delen av massan av observerade galaxer.

  • Metallic väte är en vanlig form av degenererade materia.
  • Det finns en stor mängd degenererade materia i Jupiters kärna.