دانشنامهمفهوم
ماده تباهیده Degenerate matter
مادهٔ تباهیده مادهٔ بسیار چگالی است که فشارش از اصل طرد پائولی ناشی میشود، نه از دما؛ همین فشار کوتولههای سفید و ستارههای نوترونی را در برابر گرانش نگه می‌دارد.
مادهٔ تباهیده حالتی از ماده است که چنان فشرده شده که قوانین کوانتومی بر رفتارش فرمان می‌رانند. در آن، فشار به دما بستگی ندارد و حتی اگر ماده تا نزدیک صفر مطلق سرد شود، فشار بالایی دارد.
مادهٔ تباهیده چرا فشار دارد؟
الکترون‌ها و نوترون‌ها فرمیون‌اند و بنا بر اصل طرد پائولی دو فرمیون یکسان نمیتوانند در یک حالت کوانتومی باشند. وقتی ماده را بسیار فشرده کنیم، ذرات مجبورند حالت‌های انرژی بالاتر را پر کنند و همین انرژی جنبشی «فشار تباهیدگی» می‌سازد. این فشار با فشردن بیشتر افزایش می‌یابد و جلوی فروریزش را میگیرد.
مادهٔ تباهیده در ستاره‌ها
در کوتولهٔ سفید فشار تباهیدگی الکترون‌ها ستاره را نگه می‌دارد. چگالی آن حدود یک تن در هر سانتی‌متر مکعب است. اگر جرم از حد چاندراسخار، حدود ۱٫۴ برابر جرم خورشید، بیشتر شود، فشار الکترونی دیگر کافی نیست و ستاره فرو می‌ریزد.
در ستارهٔ نوترونی الکترون‌ها و پروتون‌ها به نوترون تبدیل شده‌اند و فشار تباهیدگی نوترون‌ها وظیفه را بر عهده دارد. چگالی در مرکز آن‌ها از چگالی هستهٔ اتم هم بیشتر است. اگر جرم باز هم بیشتر شود، حتی این فشار هم کافی نیست و سیاه‌چاله پدید میآید. مرز دقیق جرم ستارههای نوترونی حدود ۲ تا ۳ برابر جرم خورشید برآورد میشود.
| جرم | اجرام پایدار با فشار تباهیدگی |
|---|---|
| تا حدود ۱٫۴ برابر خورشید | کوتولهٔ سفید (فشار الکترونی) |
| از حدود ۱٫۱ تا ۲ یا ۳ برابر خورشید | ستارهٔ نوترونی (فشار نوترونی) |
این پدیده در کوتولههای قهوهای هم نقش دارد؛ فشار تباهیدگی الکترون‌ها در آن‌ها جلوی فروریزش بیشتر را میگیرد.
تاریخچه
رالف فاولر در ۱۹۲۶ نشان داد فشار کوانتومی کوتولههای سفید را نگه می‌دارد. سوبرامانیان چاندراسخار در دههٔ ۱۹۳۰ با محاسبهٔ حد جرم، پیامدهای نسبیتی آن را نشان داد.
پرسش‌های رایج
### مادهٔ تباهیده چیست؟
مادهٔ تباهیده مادهای بسیار چگال است که فشارش از اصل طرد پائولی سرچشمه میگیرد و به دما وابسته نیست.
### مادهٔ تباهیده در کجا یافت میشود؟
مادهٔ تباهیده در کوتولههای سفید و ستارههای نوترونی یافت میشود و نیز در کوتولههای قهوهای دیده میشود.
### فشار تباهیدگی چیست؟
فشار تباهیدگی فشاری کوانتومی است که چون ذرات فرمیونی نمیتوانند در یک حالت یکسان باشند پدید میآید. با سردکردن از بین نمیرود.
### چرا مادهٔ تباهیده فرو نمیریزد؟
فشار تباهیدگی با گرانش مقابله میکند. تا وقتی جرم از حد چاندراسخار (برای کوتولهٔ سفید) و حد ستارهٔ نوترونی کمتر باشد، تعادل برقرار میماند.