Я часто слышу просьбу назвать вещество-рекордсмен по тяжести. Формулировка соблазнительно проста, но ответ расщепляется на несколько дисциплин. Химик, металлург и астрофизик укажут на разных претендентов, ведь слово «тяжёлый» прячет три метода измерения: атомная масса, плотность при стандартных условиях и экстремальная плотность вырожденной материи.
Три шкалы оценки
При сравнении атомных масс лидером выглядит оганесян: среднее значение 294 u делает его самым грузным ядром таблицы Менделеева. При сравнении плотности при 20 °C первенство удерживает осмий — 22,6 г/см³, иридий отодвинут на десятые доли. Космический горизонт открывает иной диапазон: нейтронная звезда демонстрирует 4·10¹⁴ г/см³, где электроны сдавливают протоны до нейтронов, нарушая привычную картину химии.
Химический рекорд
Осмий назван по запаху, но главная его примета — неподъёмная тяжесть. Шестиугольная плотноупакованная решётка стягивает атомы, литр кристалла весит 22,6 кг. Свинец вдвое легче, вольфрам отстаёт на три килограмма с литра. Высокий заряд ядра концентрирует электронные облака, зазоры между центрами соседних атомов падают до 2,74 Å. Анизотропия модуля Юнга не превышает 5 %, материал ощущается монолитным, даже под прессом алмазной наковальни.
Космическая плоть
В сердце нейтронной звезды давление переваливает за 10 32 Па, индексы сжатия выражаются в сотнях МэВ. Отдельные ядра перестают существовать, рождается барионный конденсат, а на глубине несколько сот метров возникает «ядерное спагетти» — чередование трубок и пластинок из ядерной материи. Кубический сантиметр такого субстрата тянет на массу Эвереста. Лабораторный магнит диаметром планеты удержал бы лишь крошечный объём подобного вещества, поэтому изучение идёт через решения уравнения Толмена — Оппенгеймера — Волкова и симуляции на решётке Монте-Карло.
Ответ зависит от выбранной линейки. По атомной массе впереди оганесон, по доступной плотности — осмий, а абсолютным рекордсменом остаётся нейтронная материя, существующая под гравитационным колпаком звёздных останков. Каждый из трёх рекордов заслуживает собственный оттенок слов «самый тяжёлый».