En la actualidad, el elemento más pesado en la tabla periódica es oganesson, que tiene una masa atómica de 294 y fue nombrado oficialmente en 2016. Como todos los elementos de la tabla periódica, casi toda la masa de oganesson proviene de protones y neutrones (tipos de bariones) que están formados por tres quarks cada uno. Una característica crucial de toda la materia bariónica conocida es que sus quarks están unidos tan estrechamente por la fuerte fuerza que son inseparables. Como las partículas hechas de quarks ligados (como protones y neutrones) se llaman hadrones, los científicos se refieren al estado fundamental de la materia bariónica como "materia hadrónica".

Pero oganesson puede ser uno de los últimos de su tipo. En un nuevo periódico Los científicos predicen que los elementos con masas superiores a aproximadamente 300 pueden estar compuestos de quarks "ascendentes" y "descendentes" que fluyen libremente, el mismo tipo del que están hechos los protones y neutrones. pero estos quarks no estarían ligados en tripletes. Los científicos predicen que este tipo de materia, llamado "materia de quark arriba abajo, "o udQM, sería estable para elementos extremadamente pesados ​​que podrían existir más allá del final de la tabla periódica actual. Si pudiera producirse en la Tierra, La materia de los quarks tiene el potencial de ser utilizada como una nueva fuente de energía.

La posibilidad de que la materia bariónica pesada tenga un estado fundamental udQM en lugar de uno hadrónico se describe en un artículo publicado en Cartas de revisión física por los físicos Bob Holdom de la Universidad de Toronto, Jing Ren, y Chen Zhang.

La idea de que algún tipo de materia de quarks pueda formar el estado fundamental de la materia bariónica no es nueva. En un famoso artículo de 1984, El físico Edward Witten sugirió que la materia de quarks extraños (SQM) podría cumplir este papel. Sin embargo, SQM consta de cantidades comparables de hasta, abajo, y quarks extraños. Uno de los nuevos resultados del último estudio es que la materia de los quarks sin quarks extraños, es decir., udQM, tiene menor energía aparente por barión que el SQM o la materia hadrónica, haciéndolo energéticamente favorable.

"Los físicos han estado buscando SQM durante décadas, "dijeron los investigadores Phys.org . "De nuestros resultados, Es posible que muchas búsquedas se hayan realizado en el lugar equivocado. ... Es una pregunta bastante básica a responder:¿Cuál es el estado de energía más bajo de un número suficientemente grande de quarks? Argumentamos que la respuesta no es materia nuclear o SQM extraño, sino más bien udQM, un estado compuesto por quarks up y down casi sin masa ".

La idea de que la materia de los quarks puede encontrarse más allá de la tabla periódica es algo sorprendente porque, en general, Se cree que la materia de los quarks solo existe en entornos extremos, como los núcleos de las estrellas de neutrones, colisionadores de iones pesados, estrellas de quarks hipotéticas, y dentro de los primeros milisegundos del universo temprano. Cuando se produce en un colisionador, La materia de los quarks normalmente se desintegra en una fracción de segundo en materia hadrónica estable (con quarks ligados).

Los físicos esperan que, si la masa mínima de elementos con un estado fundamental udQM no es mucho más de 300, puede ser posible producir esta nueva forma de materia estable fusionando algunos de los otros elementos pesados. Esperan que uno de los desafíos sea suministrar suficientes neutrones en la reacción, pero ese udQM puede ser más fácil de producir que SQM. Una de las razones de su optimismo es que los nuevos resultados apuntan a la existencia de un "continente de estabilidad", una gran región en la que udQM puede tener la configuración más estable, lo que puede orientar futuros intentos de producción.

Si producir udQM presenta dificultades, los investigadores señalan que también se puede buscar en la Tierra, ya que puede llegar a través de rayos cósmicos y luego quedar atrapado en materia normal. En el futuro, los investigadores planean explorar la posibilidad de buscar materia de quarks, tanto en la Tierra como en lugares más distantes.

"Nos gustaría saber más sobre la abundancia de materia de quarks en el universo, ", dijeron los investigadores." Por lo tanto, estamos observando la tasa de conversión de materia nuclear en udQM dentro de las estrellas de neutrones. También nos gustaría identificar aquellas búsquedas de SQM que son más relevantes para udQM. Por tanto, es interesante considerar cómo se podrían mejorar y / o ampliar esas búsquedas ".

Si los científicos pudieran producir o encontrar materia de quarks de cualquier tipo, Una aplicación potencial muy interesante es la generación de energía.

"Saber mejor dónde buscar udQM podría ayudar a lograr una idea antigua, el de utilizar la materia de los quarks como nueva fuente de energía, ", dijeron los investigadores." Si se encuentra materia de quarks (o se produce en aceleradores), puede almacenarse y luego alimentarse con neutrones lentos o iones pesados. La absorción de estas partículas significa una masa total menor y, por lo tanto, una liberación de energía, principalmente en forma de radiación gamma. A diferencia de la fusión nuclear, este es un proceso que debería ser fácil de iniciar y controlar ".

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