Il termine dimenticato, il neutronio

Fantascienza sul neutronio

Il neutronio è un termine poco usato che indica uno stato estremamente denso della materia, che si sviluppa in condizioni di pressione molto elevata, scoperto all'interno delle stelle di neutroni ed attualmente ancora non ben conosciuto. È un termine che non viene accettato nell'astrofisica per ragioni che verranno di seguito chiarite ma che è stato usato con una certa frequenza nella fantascienza. Nonostante le condizioni di estrema instabilità del neutronio alle pressioni normali, spesso gli autori e gli scrittori di fantascienza lo utilizzano nelle loro opere come componente di armature, materiale strutturale, ecc.

Quando in una stella massiva si forma un nucleo di ferro la cui massa supera il limite di Chandrasekhar ( per gli amici, Chandra), essa collassa e si trasforma in una supernova di tipo II. Il nucleo della stella collassata è inizialmente composto da ferro sorretto dalla pressione di degenerazione degli elettroni, fintanto che la fusione nucleare cessa di produrre energia. A quel punto la densità e la pressione del nucleo superano la pressione di degenerazione degli elettroni e gli elettroni degli atomi di ferro vengono schiacciati all'interno dei loro nuclei dove si combinano con i protoni per formare neutroni, secondo il seguente schema:

elettrone + protone → neutrone + neutrino

Il neutrino viene emesso dal nucleo e si lascia dietro il neutrone. La materia che rimane ha una densità di circa 10^14 - 10^15 grammi per cm^3. Un cucchiaino di questa materia peserebbe 100 milioni di tonnellate ed è chiamata neutronio.

La fisica di questa materia è sconosciuta al punto che, nonostante il nome, non si è ancora sicuri che l'interno di una stella di neutroni possa essere descritto come un mare di neutroni. È possibile che piuttosto che un mare di neutroni, l'interno della stella si presenti come un mare di quark o di iperoni* pesanti. È anche possibile che la materia della stella di neutroni subisca una serie di transizioni in cui la materia ha proprietà totalmente differenti a seconda della sua densità e della sua temperatura. Inoltre è ancora sconosciuto il comportamento della materia della stella se la pressione venisse improvvisamente ridotta. Per questo motivo il termine neutronio si riscontra raramente nella letteratura scientifica.

Vi è un limite oltre il quale una stella di neutroni non può più sopportare la pressione di degenerazione elettronica e collassa in un buco nero. Il limite preciso dipende dall'equazione di stato che viene usata ma è stimato essere compreso tra 2 e 3 masse solari. Le equazioni  attuali sono "più morbide" rispetto quelle attuali, in quanto negli anni '70 il limite era compreso tra le 7 e 8 masse solari.
Un altro tipo di materia che potrebbe trovarsi all'interno di una stella di neutroni particolarmente massiva è la materia strana**. È possibile che nelle stelle di neutroni di grandezza varia si possano trovare varie forme differenti di materia.

*: gli iperoni sono particelle formate da quark più pesanti rispetto a quelli dei nucleoni (sono i protoni e i neutroni). I nucleoni possiedono soltanto due quark: up e down. Mentre gli iperioni hanno anche il quark stange, bottom e charm. Anche questo gruppo di particelle fa parte della famiglia dei barioni, assieme ai nucleoni.

**: la materia strana è uno stato ultra-denso della materia che si ritiene formi la parte interna particolarmente densa delle stelle di neutroni. È composta da quark up, quark down e quark strange.

Suggerimenti:

Il protonio