Katera je najredkejša snov v vesolju?

Najredkejša snov je vesolje verjetno kvark-gluonska plazma ali kaj podobnega. To je faza snovi, ki nastane le pri najbolj intenzivnih temperaturah in pritiskih. Večji del prve milijoninke sekunde po velikem poku, eksplozivnem dogodku, ki je ustvaril naše vesolje, je bila vsa snov v obliki kvark-gluonske plazme. Kvarki in gluoni so delci, ki sestavljajo nukleone, kot so nevtroni in protoni, ki nato sestavljajo atome, ki sestavljajo vso snov. Kvarki so delci z maso, gluoni pa delci, ki posredujejo silo in “lepijo” kvarke skupaj.

Čeprav je kvark-gluonska plazma trenutno kandidat za najredkejšo snov v vesolju, je bila na svojem začetku normalno stanje snovi. Kvark-gluonska plazma je kopel skoraj prostih kvarkov in gluonov, ki so običajno tesno zaprti v nukleone. Običajni nukleoni so tako tesno pritrjeni skupaj, da niti jedrska eksplozija ali temperatura in tlak v jedru Sonca nista dovolj, da bi jih raztresli. Prosti kvarki niso bili nikoli opaženi in nekateri fiziki menijo, da je sam pojav prostih kvarkov fizično nemogoč.

Kvark-gluonska plazma nastane v nekaterih nenavadnih okoliščinah zunaj Velikega poka. Od leta 2000 smo ga lahko poljubno proizvajali v pospeševalnikih delcev z uporabo ogromnih količin energije, osredotočene na težke ione. Potrebovali smo približno dve desetletji, da smo ga poskušali ustvariti, najredkejšo snov, ki jo poznamo. Podvig je bil dosežen v pospeševalniku delcev CERN v Švici. V zadnjem času CERN-ov Veliki hadronski trkalnik izvaja poskuse na kvark-gluonski plazmi.

Kvark-gluonska plazma morda dejansko ni najredkejša snov, če se izkaže, da obstaja v središčih izjemno masivnih zvezd. Nekatere nevtronske zvezde (ostanek, ki so ga pustile nekatere največje supernove) so gostejše, kot bi predvidevala teorija, zaradi česar nekateri znanstveniki sumijo, da to pravzaprav niso nevtronske zvezde, ampak v resnici zvezde kvarkov. Nevtronske zvezde imajo polmer med 10 in 20 km (6 – 12 milj), vendar imajo maso nekoliko večjo od Sončeve. Nasprotno pa bi kvarkove zvezde, če obstajajo, imele polmer med 3 in 9 km (2-6 milj) in maso, primerljivo z nevtronskimi zvezdami, zaradi česar so najbolj gosti objekti v vesolju. Ostanek supernove RX J1856.5-3754, nevtronska zvezda, ki je najbližja Zemlji, je eden od potencialnih kandidatov za zvezdo kvarkov.

Obstajajo še druge snovi, ki se potegujejo za naziv najredkejše snovi v vesolju. Sem spadajo eksotični delci, ki nastanejo pri trkih kozmičnih žarkov z zelo visoko energijo, in drugi eksotični delci, ki so obstajali ob zori vesolja, a jih od takrat ni bilo nikoli več. Antimaterija se ne šteje za najredkejšo snov v vesolju, ker jo lahko še vedno najdemo, da lebdi v vesolju praktično povsod, čeprav v zelo nizkih razmerjih.