Materia extraña

En física nuclear, física de partículas y astrofísica, el término materia extraña se usa de dos formas, una más amplia y la otra más específica.

  • El significado más amplio es tan solo materia de quarks que contiene tres "gustos" de quarks: arriba, abajo y extraño. En esta definición, hay una presión crítica y una densidad crítica asociada, y cuando la materia nuclear (hecha de protones y neutrones) se comprime más allá de dicha densidad, los protones y neutrones se disocian en los quarks que los componen, resultando así materia de quarks (probablemente materia extraña).
  • El significado más estricto se refiere a la materia de quarks que es más estable que la materia nuclear. La idea de que esto podría pasar es la "hipótesis de la materia extraña" de Bodmer[2] En esta definición, la presión crítica es cero: el verdadero estado fundamental de la materia es siempre materia de quarks. Los núcleos que vemos en la materia que nos rodea, que son "gotas" de materia nuclear, son necesariamente metaestables, y dado el tiempo suficiente (o el estímulo externo adecuado) decaerían en gotas de materia extraña, los " strangelets".

Materia extraña que solo es estable a altas presiones

Bajo la definición más amplia, la materia extraña podría ocurrir dentro de las estrellas de neutrones, si la presión en su núcleo es suficientemente alta (superior a la presión crítica). Al tipo de densidades que son esperables en el centro de una estrella de neutrones, la materia de quarks sería probablemente materia extraña. También podría ser materia de quarks no extraña, si la masa efectiva del quark extraño fuese demasiado alta. Los quarks encanto y más pesados solo ocurrirían a densidades mucho mayores.

Una estrella de neutrones con un núcleo de materia de quarks frecuentemente se denomina una estrella híbrida. Sin embargo, es difícil saber si las estrellas híbridas realmente existen en la naturaleza porque los físicos actualmente tienen escasa idea del valor probable de la presión o densidad crítica. Parece posible que la transición a la materia de quarks ya habrá ocurrido cuando la separación entre los nucleones se vuelva mucho menor que su tamaño, así que la densidad crítica debe ser menor que cerca de 100 veces la densidad de saturación nuclear. Pero un estimativo más preciso no está disponible aún, porque la interacción fuerte que gobierna el comportamiento de los quarks es particularmente difícil de investigar, y los cálculos numéricos usando QCD de retículos (en inglés ) están bloqueados por el problema del signo del fermión.

Un área de actividad en la física de las estrellas de neutrones es el intento de encontrar rastros observables por los que podamos decir, a partir de observaciones de estas estrellas basadas en la Tierra, si tienen materia de quarks (probablemente materia extraña) en su núcleo.

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