Actuellement, l'élément le plus lourd du tableau périodique est l'oganesson, qui a une masse atomique de 294 et a été officiellement nommé en 2016. Comme chaque élément du tableau périodique, presque toute la masse d'oganesson provient de protons et de neutrons (types de baryons) qui sont eux-mêmes constitués de trois quarks chacun. Une caractéristique cruciale de toute la matière baryonique connue est que ses quarks sont si étroitement liés les uns aux autres par la force puissante qu'ils sont inséparables. Comme les particules constituées de quarks liés (tels que les protons et les neutrons) sont appelées hadrons, les scientifiques appellent l'état fondamental de la matière baryonique « matière hadronique ».

Mais oganesson est peut-être l'un des derniers du genre. Dans un nouveau journal, les scientifiques prédisent que les éléments avec des masses supérieures à environ 300 peuvent être composés de quarks "up" et "down" circulant librement - le même type que les protons et les neutrons, mais ces quarks ne seraient pas liés en triplets. Les scientifiques prédisent que ce type de matière, appelé "matière quark up down, " ou udQM, serait stable pour les éléments extrêmement lourds qui pourraient exister juste au-delà de la fin du tableau périodique actuel. S'il pouvait être produit sur Terre, la matière des quarks a le potentiel d'être utilisée comme nouvelle source d'énergie.

La possibilité que la matière baryonique lourde ait un état fondamental udQM plutôt qu'un état hadronique est décrite dans un article publié dans Lettres d'examen physique par les physiciens de l'Université de Toronto Bob Holdom, Jing Ren, et Chen Zhang.

L'idée qu'une sorte de matière de quark pourrait former l'état fondamental de la matière baryonique n'est pas nouvelle. Dans un article célèbre de 1984, le physicien Edward Witten a suggéré que la matière de quarks étranges (SQM) pourrait remplir ce rôle. Cependant, SQM se compose de montants comparables de jusqu'à, vers le bas, et des quarks étranges. L'un des nouveaux résultats de la dernière étude est que la matière des quarks sans quarks étranges, c'est à dire., udQM, a une énergie en vrac par baryon plus faible que la matière SQM ou hadronique, le rendant énergétiquement favorable.

"Les physiciens recherchent le SQM depuis des décennies, " les chercheurs ont dit Phys.org . « D'après nos résultats, de nombreuses recherches ont peut-être été effectuées au mauvais endroit. ... C'est une question assez basique à laquelle répondre :quel est l'état d'énergie le plus bas d'un nombre suffisamment grand de quarks ? Nous soutenons que la réponse n'est pas la matière nucléaire ou l'étrange SQM, mais plutôt udQM, un état composé de quarks up et down presque sans masse."

L'idée que la matière des quarks puisse se trouver juste au-delà du tableau périodique est quelque peu surprenante car, en général, on pense que la matière des quarks n'existe que dans des environnements extrêmes, comme les noyaux des étoiles à neutrons, collisionneurs d'ions lourds, étoiles quarks hypothétiques, et dans les premières millisecondes de l'univers primitif. Lorsqu'il est produit dans un collisionneur, la matière des quarks se désintègre généralement en une fraction de seconde en matière hadronique stable (avec des quarks liés).

Les physiciens espèrent que, si la masse minimale des éléments avec un état fondamental udQM n'est pas très supérieure à 300, il peut être possible de produire cette nouvelle forme de matière stable en fusionnant certains des autres éléments lourds. Ils s'attendent à ce que l'un des défis soit de fournir suffisamment de neutrons dans la réaction, mais cet udQM peut être plus facile à produire que SQM. L'une des raisons de leur optimisme est que les nouveaux résultats indiquent l'existence d'un "continent de stabilité" - une grande région dans laquelle l'udQM peut avoir la configuration la plus stable, qui peuvent guider les futures tentatives de production.

Si la production de l'udQM présente des difficultés, les chercheurs notent qu'il peut également être recherché sur Terre, car il peut arriver via les rayons cosmiques et ensuite être piégé dans la matière normale. À l'avenir, les chercheurs envisagent d'explorer la possibilité de rechercher de la matière de quarks, à la fois sur Terre et dans des endroits plus éloignés.

"Nous aimerions en savoir plus sur l'abondance de la matière des quarks dans l'univers, ", ont déclaré les chercheurs. "Nous examinons donc le taux de conversion de la matière nucléaire en udQM à l'intérieur des étoiles à neutrons. Nous aimerions également identifier les recherches de SQM qui sont les plus pertinentes pour l'udQM. Il est alors intéressant d'examiner comment ces recherches pourraient être améliorées et/ou étendues."

Si les scientifiques pouvaient produire ou trouver des quarks de quelque nature que ce soit, une application potentielle très intrigante est la production d'énergie.

« Mieux savoir où chercher l'udQM pourrait alors aider à concrétiser une vieille idée, celui d'utiliser la matière des quarks comme nouvelle source d'énergie, " les chercheurs ont dit. " Si la matière de quark est trouvée (ou produite dans des accélérateurs), il peut être stocké puis alimenté en neutrons lents ou en ions lourds. L'absorption de ces particules signifie une masse totale plus faible et donc un dégagement d'énergie, principalement sous forme de rayonnement gamma. Contrairement à la fusion nucléaire, c'est un processus qui devrait être facile à initier et à contrôler."

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