Attualmente, l'elemento più pesante della tavola periodica è l'oganesson, che ha una massa atomica di 294 ed è stato ufficialmente nominato nel 2016. Come ogni elemento della tavola periodica, quasi tutta la massa di oganesson deriva da protoni e neutroni (tipi di barioni) che sono a loro volta composti da tre quark ciascuno. Una caratteristica cruciale di tutta la materia barionica conosciuta è che i suoi quark sono legati insieme così strettamente dalla forza forte che sono inseparabili. Poiché le particelle costituite da quark legati (come protoni e neutroni) sono chiamate adroni, gli scienziati si riferiscono allo stato fondamentale della materia barionica come "materia adronica".

Ma oganesson potrebbe essere uno degli ultimi nel suo genere. In un nuovo documento, gli scienziati prevedono che elementi con masse maggiori di circa 300 possono essere composti da quark "su" e "giù" che fluiscono liberamente, lo stesso tipo di cui sono fatti protoni e neutroni, ma questi quark non sarebbero legati in terzine. Gli scienziati prevedono che questo tipo di materia, chiamato "materia di quark up down, " o udQM, sarebbe stabile per elementi estremamente pesanti che potrebbero esistere appena oltre la fine dell'attuale tavola periodica. Se potesse essere prodotto sulla Terra, la materia di quark ha il potenziale per essere utilizzata come nuova fonte di energia.

La possibilità che la materia barionica pesante abbia uno stato fondamentale udQM piuttosto che uno adronico è descritta in un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica dai fisici dell'Università di Toronto Bob Holdom, Jing Ren, e Chen Zhang.

L'idea che un qualche tipo di materia di quark possa formare lo stato fondamentale della materia barionica non è nuova. In un famoso giornale del 1984, il fisico Edward Witten ha suggerito che la materia dei quark strani (SQM) potrebbe svolgere questo ruolo. Però, MQ è costituito da importi comparabili di fino, fuori uso, e strani quark. Uno dei nuovi risultati dell'ultimo studio è che la materia dei quark senza quark strani, cioè., udQM, ha un'energia di massa inferiore per barione rispetto a SQM o materia adronica, rendendolo energeticamente favorevole.

"I fisici sono alla ricerca di SQM da decenni, " hanno detto i ricercatori Phys.org . "Dai nostri risultati, molte ricerche potrebbero aver cercato nel posto sbagliato. ... È una domanda piuttosto elementare a cui rispondere:qual è lo stato energetico più basso di un numero sufficientemente grande di quark? Sosteniamo che la risposta non è materia nucleare o strano SQM, ma piuttosto udQM, uno stato composto da quark up e down quasi privi di massa."

L'idea che la materia di quark possa trovarsi appena oltre la tavola periodica è alquanto sorprendente perché, generalmente, si pensa che la materia di quark esista solo in ambienti estremi, come i nuclei delle stelle di neutroni, collisori di ioni pesanti, ipotetiche stelle di quark, ed entro i primi millisecondi dell'universo primordiale. Quando prodotto in un collisore, la materia di quark decade tipicamente entro una frazione di secondo in materia adronica stabile (con quark legati).

I fisici sperano che, se la massa minima degli elementi con uno stato fondamentale udQM non è molto superiore a 300, potrebbe essere possibile produrre questa nuova forma di materia stabile fondendo insieme alcuni degli altri elementi pesanti. Si aspettano che una delle sfide sarà fornire abbastanza neutroni nella reazione, ma che udQM potrebbe essere più facile da produrre rispetto a SQM. Uno dei motivi del loro ottimismo è che i nuovi risultati indicano l'esistenza di un "continente di stabilità", una vasta regione in cui udQM può avere la configurazione più stabile, che possono guidare i futuri tentativi di produzione.

Se la produzione di udQM presenta difficoltà, i ricercatori fanno notare che può essere cercato anche sulla Terra, poiché può arrivare tramite i raggi cosmici e quindi rimanere intrappolato nella materia normale. Nel futuro, i ricercatori intendono esplorare la possibilità di ricercare la materia dei quark, sia sulla Terra che in luoghi più distanti.

"Vorremmo saperne di più sull'abbondanza di materia di quark nell'universo, " hanno detto i ricercatori. "Stiamo quindi osservando il tasso di conversione della materia nucleare in udQM all'interno delle stelle di neutroni. Vorremmo anche identificare quelle ricerche per SQM che sono più rilevanti per udQM. È quindi interessante considerare come tali ricerche potrebbero essere migliorate e/o estese".

Se gli scienziati potessero produrre o trovare materia di quark di qualsiasi tipo, una potenziale applicazione molto interessante è la generazione di energia.

"Sapere meglio dove cercare udQM potrebbe quindi aiutare a realizzare una vecchia idea, quella di utilizzare la materia di quark come nuova fonte di energia, " hanno detto i ricercatori. "Se la materia di quark viene trovata (o prodotta negli acceleratori), può essere immagazzinato e poi alimentato con neutroni lenti o ioni pesanti. L'assorbimento di queste particelle significa una massa totale inferiore e quindi un rilascio di energia, principalmente sotto forma di radiazioni gamma. A differenza della fusione nucleare, questo è un processo che dovrebbe essere facile da avviare e controllare."

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