Atualmente, o elemento mais pesado da tabela periódica é oganesson, que tem uma massa atômica de 294 e foi oficialmente nomeada em 2016. Como todos os elementos da tabela periódica, quase toda a massa do oganesson vem de prótons e nêutrons (tipos de bárions) que são feitos de três quarks cada. Uma característica crucial de toda matéria bariônica conhecida é que seus quarks são unidos tão fortemente pela força forte que são inseparáveis. Como as partículas feitas de quarks ligados (como prótons e nêutrons) são chamadas de hádrons, os cientistas se referem ao estado fundamental da matéria bariônica como "matéria hadrônica".

Mas o oganesson pode ser um dos últimos de sua espécie. Em um novo jornal, os cientistas prevêem que elementos com massas superiores a aproximadamente 300 podem ser compostos de quarks que fluem livremente "para cima" e "para baixo" - o mesmo tipo de que os prótons e nêutrons são feitos, mas esses quarks não seriam agrupados em trigêmeos. Os cientistas prevêem que este tipo de matéria, chamado de "matéria de quark up down, "ou udQM, seria estável para elementos extremamente pesados ​​que possam existir logo após o final da tabela periódica atual. Se pudesse ser produzido na Terra, a matéria quark tem potencial para ser usada como uma nova fonte de energia.

A possibilidade de que a matéria bariônica pesada tenha um estado fundamental udQM em vez de hadrônico é descrita em um artigo publicado em Cartas de revisão física pelos físicos da Universidade de Toronto Bob Holdom, Jing Ren, e Chen Zhang.

A ideia de que algum tipo de matéria quark pode formar o estado fundamental da matéria bariônica não é nova. Em um famoso jornal de 1984, o físico Edward Witten sugeriu que matéria quark estranha (SQM) pode cumprir esse papel. Contudo, SQM consiste em quantidades comparáveis ​​de até, baixa, e quarks estranhos. Um dos novos resultados do último estudo é que o quark importa sem quarks estranhos, ou seja, udQM, tem menor energia bruta por barião do que SQM ou matéria hadrônica, tornando-o energeticamente favorável.

"Os físicos têm procurado SQM por décadas, "os pesquisadores disseram Phys.org . "Dos nossos resultados, muitas pesquisas podem estar no lugar errado. ... É uma pergunta bastante básica para responder:Qual é o estado de energia mais baixa de um número suficientemente grande de quarks? Argumentamos que a resposta não é matéria nuclear ou SQM estranho, mas sim udQM, um estado composto de quarks up e down quase sem massa. "

A ideia de que a matéria quark pode estar logo além da tabela periódica é um tanto surpreendente porque, em geral, pensa-se que a matéria quark existe apenas em ambientes extremos, como os núcleos de estrelas de nêutrons, aceleradores de íons pesados, estrelas de quark hipotéticas, e dentro dos primeiros milissegundos do universo inicial. Quando produzido em um colisor, a matéria quark normalmente decai em uma fração de segundo em matéria hadrônica estável (com quarks ligados).

Os físicos esperam que, se a massa mínima dos elementos com um estado fundamental udQM não for muito mais do que 300, pode ser possível produzir essa nova forma de matéria estável pela fusão de alguns dos outros elementos pesados. Eles esperam que um dos desafios seja fornecer nêutrons suficientes na reação, mas esse udQM pode ser mais fácil de produzir do que SQM. Uma razão para seu otimismo é que os novos resultados apontam para a existência de um "continente de estabilidade" - uma grande região na qual udQM pode ter a configuração mais estável, que podem orientar futuras tentativas de produção.

Se produzir udQM apresenta dificuldades, os pesquisadores observam que também pode ser pesquisado na Terra, uma vez que pode chegar por meio de raios cósmicos e, em seguida, ficar preso na matéria normal. No futuro, os pesquisadores planejam explorar a possibilidade de pesquisar matéria de quark, tanto na Terra como em locais mais distantes.

"Gostaríamos de saber mais sobre a abundância de matéria quark no universo, "disseram os pesquisadores." Estamos, portanto, observando a taxa de conversão da matéria nuclear em udQM dentro das estrelas de nêutrons. Também gostaríamos de identificar as pesquisas de SQM que são mais relevantes para udQM. É interessante considerar como essas pesquisas podem ser melhoradas e / ou ampliadas. "

Se os cientistas pudessem produzir ou encontrar matéria quark de qualquer tipo, uma aplicação potencial muito intrigante é a geração de energia.

"Saber melhor onde procurar udQM pode ajudar a concretizar uma ideia antiga, o de usar quark matéria como uma nova fonte de energia, "disseram os pesquisadores." Se a matéria quark for encontrada (ou produzida em aceleradores), pode ser armazenado e então alimentado com nêutrons lentos ou íons pesados. A absorção dessas partículas significa uma massa total menor e, portanto, uma liberação de energia, principalmente na forma de radiação gama. Ao contrário da fusão nuclear, este é um processo que deve ser fácil de iniciar e controlar. "

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