Egzotik madde

Egzotik madde, fizik alanında normlardan gelen bir sapma yaratan ve egzotik özelliklere sahip bir madde olarak tanımlanmıştır.

Egzotik madde türleri

Egzotik maddenin birçok türleri vardır:

• Egzotik fiziksel özelliklere sahip kuramsal parçacıklar. Bu parçacıklar fiziğin temel kurallarına aykırıdır. Örneğin bu parçacıkların negatif kütleye sahip olması.
• Henüz keşfedilmeyen kuramsal parçacıklar, örneğin egzotik baryonlar. Fakat eğer keşfedilirse özelliklerinin fizik kurallarına aykırı olmayacağı düşünülüyor.
• Çok sık karşılaşılmayan maddenin halleri, örneğin Bose-Einstein yoğunlaşması ve kuark-gluon plazma. Bu tür fiziğin genel kurallarıyla bayağı örtüşüyor.
• Çok iyi anlaşılamayan maddenin halleri, örneğin karanlık madde.
• Yüksek basınç altında yer alan sıra dışı maddeler.

Negatif kütle

Negatif kütle çok garip özelliklere sahiptir. Örneğin kendisine uygulanan kuvvetin ters yönünde ivmelenebilir. Daha iyi açıklamak gerekirse, negatif eylemsiz kütle ve pozitif elektrik yüklü bir madde diğer maddelerden ters yönde ve negatif yükle ivmelenebilir ve aynı zamanda diğer maddelere pozitif yükle yaklaşabilir. Fakat, fizikte normalde zıt yükler birbirini çeker ve benzer yükler birbirini iter. Bu davranış garip sonuçlara yol açabilir: örneğin, pozitif ve negatif yüklü maddelerden oluşan bir gaz karışımının pozitif madde kısmının sıcaklığı bağ yapmadan bile artış gösterebilir. Fakat, negatif madde kısmı aynı derecede negatif sıcaklık kazanıp birbirini dengelemek zorundadır.

"Normal" madde ile sürekli çelişkiye düşen negatif kütle matematiksel olarak var ve hatta momentum veya enerjinin korunumu yasasıyla çelişmemektedir. Bu madde aynı zamanda "wormhole" oluşumu gibi bazı spekülatif teorilerde de yer almaktadır. Egzotik maddenin gerçeğe en yakın karşılığı Casimir etkisi tarafından oluşturulan pseudo-negative-pressure yoğunluğu bölgesinde görülmektedir.

Hayali kütle

Hayali kütleye sahip bir kuramsal parçacık daima ışıktan daha hızlı hareket eder. Bu parçacıklar "takyon" diye adlandırılır. Fakat, bu parçacıkların varlığı henüz kanıtlanamamıştır.

$E={\frac {m\cdot c^{2}}{\sqrt {1-{\frac {\left|\mathbf {v} \right|^{2}}{c^{2}}}}}}$

Eğer kalan kütle $m$ hayali ise buda paydanın da hayali olduğunu kanıtlıyor. Çünkü total enerji ölçülebilir ve gerçek olmak zorunda. Sonuç olarak kök içinde yalan değer negatif olmak zorunda. Bu da sadece v c'den daha büyük değerlere sahip olduğunda gerçekleşiyor. Gregory Benford'un da gösterdiği gibi, özel göreliliğe göre takyonlar eğer var iseler zamanda geriye yolculuk için kullanılabilir. Zamanda yolculuk fiziksel olmayan bir etkinlik olarak görüldüğünden dolayı, fizikçiler bu maddenin ya var olmadığını ya da var olsa bile normal madde ile iletişime geçemeyeceğini düşünüyor.

Kuantum alan teorisinde, hayali kütle takyon yoğunlaşmasına neden olur.

Yüksek basınçtaki materyaller

Yüksek basınçta, klasik kimyaya göre NaCl ve arta kalan klorin veya sodyum ile "yasaklı" bileşikler oluşturur, örneğin Na₃Cl ve NaCl₃. Kuantum mekanik teorisi hesaplamaları başka bileşiklerinde oluşabileceğini ön görüyor, örneğin NaCl₇, Na₃Cl₂, Na₂Cl ve Na₃Cl. Bu maddeler termodinamiksel olarak yüksek basınçta stabil durumdalar. Sonuç olarak derin okyanuslar gibi yüksek basınç alanlarında doğal çevrede bulunabilme ihtimalleri var.

Bu maddeler ayrıca potansiyel olarak çok işe yarar özelliklere sahiptir. Örneğin, Na₃Cl iki boyutlu bir metal, saf sodyum ve tuz tabakasına sahiptir yani elektriği iyi iletir. Sodyum tabakası iletken olarak davranırken tuz tabakası izolatör olarak davranır.