Continent de stabilité - Continent of stability
Le continent de stabilité est un grand groupe hypothétique de nucléides avec des masses supérieures à 300 daltons qui est stable contre la désintégration radioactive, consistant en des quarks ascendants et descendants plutôt que des quarks ascendants et descendants liés en protons et neutrons. La matière contenant ces nucléides est appelée matière quark up-down ( ud QM ). Le continent de stabilité est nommé par analogie avec l' île de stabilité . Cependant, s'il existe, la plage de charge et de masse sera beaucoup plus grande que dans l'île. La matière quark composée de quarks up et de quarks down devrait être un état d'énergie inférieur à celui qui contient des quarks étranges ( matière de quarks étrange ), et également inférieur à la combinaison de quarks sous forme de hadrons trouvés dans les noyaux atomiques normaux s'il y a plus de 300 protons et neutrons. La limite inférieure de 300 a été calculée sur la base d'un modèle de tension superficielle, où la surface a une énergie plus élevée que l'intérieur du morceau de matière quark. Pour être la forme absolument la plus stable, l'énergie doit être inférieure à celle de la matière normale la plus stable, soit 930 MeV par baryon . Si ces nucléides de matière quark existent, ils seraient stables contre la fission , car la fission augmenterait la surface. Le nucléide de matière quark pourrait absorber les neutrons, ce qui entraînerait une augmentation de sa masse.
La frontière avec le continent de stabilité est déterminée par les situations où l' énergie coulombienne due à la charge électrique surmonte l' énergie de liaison , ou où la désintégration en noyaux atomiques entraîne une énergie plus faible. Le nombre de masse d'énergie le plus bas est proportionnel au cube de la charge (numéro atomique). Cependant, une plage de charges est stable pour chaque masse, et la plage augmente à mesure que la masse augmente. Cela peut entraîner des nucléides très lourds avec des numéros atomiques identiques à ceux des éléments connus existants, et même des morceaux de matière quark à charge nulle.
Une forme alternative proposée de matière quark connue sous le nom d' étrangelets contient des quarks étranges en plus des quarks haut et bas. Ce serait neutre en charge et ne formerait donc pas d'atomes. ud QM est probablement moins énergivore que les strangelets ( uds -matter).
Au Grand collisionneur de hadrons , la collaboration ATLAS tente d'observer ce genre de matière.
Autres propriétés
Les paires électron-positon se formeront dans le champ de charge élevée via le mécanisme de Schwinger lorsque la charge électrique de ud QM est supérieure à 163, auquel le nombre de baryons est 609. Le plus petit ud QM stable contre l'émission de neutrons serait au nombre de baryon 39.
Formation dans la nature
ud QM pourrait éventuellement se former lors d'un effondrement du noyau de supernova suite à la conversion de noyaux superlourds. Dans cet environnement, il existe une forte densité d'électrons et de neutrinos électroniques. L' ud QM se retrouverait alors dans des étoiles à neutrons . Les nucléides udQM peuvent être détectables dans les rayons cosmiques.
Une étoile contenant une grande proportion de ud QM est appelée ud quark star (ou ud QS). Les étoiles à neutrons lourds peuvent contenir ce type de matière. On peut vérifier si elles le font en détectant les collisions binaires d'étoiles à neutrons.