El continente de estabilidad es un hipotético gran grupo de nucleidos con masas superiores a 300 daltons que es estable frente a la desintegración radiactiva, y que consiste en quarks up y quarks down que fluyen libremente en lugar de quarks up y down unidos a protones y neutrones. La materia que contiene estos nucleidos se denomina materia de quarks up-down ( udQM ). [1] El continente de estabilidad recibe su nombre en analogía con la isla de estabilidad . Sin embargo, si existe, el rango de carga y masa será mucho mayor que en la isla. Se predice que la materia de quarks compuesta de quarks up y quarks down es un estado de energía más bajo que el que contiene quarks extraños ( materia de quarks extraños ), y también más bajo que la combinación de quarks en forma de hadrones que se encuentran en los núcleos atómicos normales si hay más de 300 protones y neutrones. [1] [2] El límite inferior de 300 se calculó basándose en un modelo de tensión superficial, donde la superficie tiene una energía más alta que el interior del trozo de materia de quarks. Para ser la forma absolutamente más estable, la energía debe ser menor que la de la materia normal más estable, es decir, 930 MeV por barión . Si estos nucleidos de materia de quarks existen, serían estables frente a la fisión , ya que la fisión aumentaría la superficie. El nucleido de materia de quarks podría absorber neutrones, lo que daría como resultado un aumento de su masa. [1]
El límite del continente de estabilidad está determinado por las situaciones en las que la energía de Coulomb debida a la carga eléctrica supera la energía de enlace , o en las que la desintegración en núcleos atómicos da como resultado una energía menor. El número másico de energía más baja es proporcional al cubo de la carga (número atómico). Sin embargo, existe un rango de cargas estables para cada masa, y el rango aumenta a medida que aumenta la masa. Esto puede dar como resultado nucleidos muy pesados con números atómicos iguales a los elementos conocidos existentes, e incluso fragmentos de materia de quarks con carga cero. [1]
Una forma alternativa propuesta de materia de quarks, conocida como strangelets, contiene quarks extraños además de los quarks up y down. Esta sería neutra en carga y, por lo tanto, no formaría átomos. La udQM probablemente tenga menor energía que los strangelets (materia uds). [3]
En el Gran Colisionador de Hadrones , la Colaboración ATLAS está intentando observar este tipo de materia. [4]
Los pares electrón-positrón se formarán en el campo de alta carga a través del mecanismo de Schwinger cuando la carga eléctrica de udQM sea mayor que 163, en el cual el número bariónico es 609. [5] El udQM estable más pequeño contra la emisión de neutrones estaría en el número bariónico 39. [5]
El udQM podría formarse durante el colapso del núcleo de una supernova a partir de la conversión de núcleos superpesados. En este entorno hay una alta densidad de electrones y neutrinos electrónicos presentes. El udQM terminaría formando estrellas de neutrones . Los nucleidos udQM pueden detectarse en los rayos cósmicos. [3]
Una estrella que contiene una gran proporción de udQM se denomina estrella de quarks ud (o udQS). Las estrellas de neutrones pesadas pueden convertirse en este tipo de estrella . [6] Si esto sucede se puede verificar detectando colisiones estelares compactas binarias mediante ondas gravitacionales. [7]
