一立方厘米的中子星物質,可以存在於地球表面嗎?為什麼?

謝斯靜


在我們的意識裡,一立方厘米的中子星物質無非就是重一點,或者有很強的輻射傷害,放在地球表面應該沒問題,但事實並沒有這麼簡單,可不要小看了中子星,在怎麼說它也是宇宙中除了黑洞外,密度最大、輻射最強的極端天體了。下面我們先說下中子星咋來的?

物質為什麼會佔據空間?

我們日常生活中,看到的各種各樣的物體,你有沒有想過它們為何能穩定地存在,或者說它們為啥都有體積,而且會佔據一定的空間?相信我們一般都不會想到這樣的問題,因為它們都太小了!

現在我們考慮下地球,地球質量大吧,也算得上有比較大的引力!那麼從大氣層、海洋、地殼、地幔到核心,壓力會不斷的上升,一個標準大氣壓有101.325kPa,地心壓力更是達到了370吉帕,那麼是哪種力再支撐著地球與引力對抗呢?答案是原子的簡併壓力。也就是我們常說的泡利不相容原理,同一量子系統中,量子態相同的費米子不會佔據相同的空間。因此原子才會有存在不至於崩塌,物質才能佔據空間,也就是說原子在依靠自身的結構力量在對抗著引力!那麼這個力無限大嗎?有沒有可能引力大到將原子壓碎呢?那就要看看宇宙中質量更大的天體了。

中子星是咋來的

要說質量大,無疑就是宇宙中的恆星了,像太陽這樣的恆星雖然它佔據太陽系99.86%的質量,體積能有地球的130萬倍,但它確是氣態的等離子體!那問題來了,氣態質量那麼大為何沒有塌縮呢?是什麼力量支撐著太陽?

太陽現在處在主序星階段,意識就是目前聚變的過程是氫到氦的融合,這個過程會以光子或中微子的形式釋放大量的能量,(中微子這傢伙比較狡猾這裡就不提了),光子在核心產生後要到達太陽表面,會經歷無數次的膨脹,這個過程中就會產生很強的輻射壓力,正是這個力對抗著萬有引力,整個恆星才能平衡、穩定的進行核聚變。

當核心耗盡燃料停止核聚變以後,接下來發生的事大家估計都清楚,核心會在引力的作用下坍縮,像太陽這樣的恆星由於質量小,引力不足以壓碎原子,就會形成一顆白矮星,如果一顆恆星是太陽質量的八倍以上,強大的引力會克服電子之間的簡併壓力,將原子壓碎,使電子進入原子核形成中子,整個恆星恆星會變成一顆中子星。

中子星一般有1.4倍的太陽質量,但其半徑只有10~30公里,密度為每立方厘米8^14~10^15克,相當於每立方厘米重1億噸以上,是水的密度的一百萬億倍。

也就是說,你把足量的水一直壓縮,也能壓成中子星,因為在水的基本層面上也是質子、中子、電子這樣的亞原子粒子組成的。記住水也可以!

現在我們就來說下,真把一立方厘米的中子星物質放在地球上會發生什麼?

如果我們把水壓縮成中子星的物質,然後取奪一立方厘米(多少不重要),那麼水的狀態將會改變。壓力的突然釋放,水肯定不再是1立方厘米的狀態了,它可能會瞬間爆炸成300公里的氣體雲。

所以我們擔心的不是它有多重,會不會壓壞地球!而是立方體將在到達地球后約30皮秒內爆炸。

中子星物質的引力結合能約為立方體質量的18.7%。中子星物質立方體質量大約是1000億公斤。所以用E=mc^2計算出的引力結合能是9×10^27焦耳或2×10^12兆噸TNT當量。相比之下,導致恐龍滅絕的小行星撞擊約為1×10^8兆噸,小近2萬倍。但是,中子星立方體釋放的能量比月球形成時的撞擊能量要小得多,月球形成時的撞擊約為10^17兆噸。

這就說明,立方體的爆炸不會直接毀滅地球,爆炸將會產生大量的基本粒子,哪種基本粒子取決於你挖了哪一部分的中子星(中子星的組成也不盡相同),但是什麼粒子爆炸並不重要,因為不管哪種粒子都會帶來超強的輻射傷害。爆炸會在原地造成一個1800公里寬、400公里深的大坑。並且噴出大量的帶有輻射的微塵,並且散佈到全球各地,有些會進入軌道,撞擊月球,甚至逃逸到太陽的軌道上。全球各地爆發漫天塵埃將帶來一個漫長而致命的冬季。

地球上沒有任何地方能否倖免于于此。大多數宏觀生命將會消失。一些多細胞生物可能會在深深的洞穴或海溝中生存。要過幾千萬年或幾億年後,才會恢復一些正常的生態。所以還是讓中子星的物質待在中子星上,不要想著帶到地球上!


量子科學論


很榮幸回答題主的提問。

首先說不可能。不可能存在於地球表面。中子星物質只能存在於中子星裡,一旦脫離中子星,就會立即脫離中子簡併態,變成自由中子。


以地球這種環境來說,如果在地球表面有1一立方厘米的中子星物質,根據密度換算,應該是10億噸左右吧。肯定根據重力會往地心鑽,沒有什麼東西可以在一平方釐米的尺度上,或者說一顆花生米大小的面積承受如此重的壓力,肯定要往地心走。



在這個過程中,首先地球環境不是中子星環境,無法使中子星物質保持中子簡併態,它會膨脹,衰變,衰變的的過程會有質量轉化成能量,簡單一句話就是會爆炸。是核爆炸,10億噸的中子星物質有萬分之三會變成能量的,想象一下有多可怕,地球會被炸得渣都不剩吧。人類將瞬間滅亡。

再來說說中子星是怎麼形成的。是太陽8倍質量以上的恆星核聚變到鐵以後,聚變內能減少,在自身引力的作用下,外層物質向裡層壓縮導致超新星爆發

當超新星爆發時,把大量的外層物質拋射出去,同時由於引力而劇烈塌縮,把核心處的物質壓得更緊.在此情況下,如果簡併電子氣的壓力也不足以抵抗坍縮的壓力時,電子就被壓進到原子核,與質子結合成中子中子的數量增加,導致原子瓦解,進入中子簡併態,變成中子流體.密度超過10^17kg/m^3時,簡併中子氣所形成的壓力遠遠超過簡併電子氣,形成於坍縮的引力相抗衡的狀態,穩定的中子星就形成了。




因此中子星的結構其實也是很複雜的,不是簡單的大家所認為的,一個一箇中子排列在一起那麼簡單。

解答完畢,如有不足之處,下發留言,共同討論。


宇宙探尋


中子星是在引力極大的情況下形成的,1立方厘米中子星物質可重達十億噸,地球的引力不足以支撐這樣的物質狀態,它會變成一顆“超級氫彈”,炸掉地球。

地球的物質構成是元素形態,各種元素的原子是由中子質子組成的原子核,和環繞原子核的電子形成,原子核也就是中子和質子的質量佔原子質量的絕大部分。雖然一個帶正電一個帶負電,兩者理應相互吸引,但是它們之間卻有極大的庫倫斥力,距離越近斥力越大。庫侖引力和斥力的存在使得保持一定的形態,但是原子核和電子之間仍保留著十分巨大的“空間”,足夠塞下數千億顆原子核。

在中子星上,引力極大,破壞了原子核和電子之間的“巨大空間”,電子被“壓入”質子,形成中子,“巨大空間”相當於被中子填上了一部分,也就是原子那麼大一團的物質質量增加了數億倍,因此全部由中子構成的中子星,質量密度都十分巨大。地球上沒有那麼強大的引力,將中子星物質放在地球上,這團物質會完全“炸開”,伴隨著質量損失,轉化來巨大的能量。

1立方厘米中子星物質,重達十億噸,核變過程中可能損耗數萬噸質量,相當於釋放百億枚氫彈,足以滅了地球所有大型生物。


來看世界呀


你大概要反過來說了……因為再大的鐵,也沒辦法吸吸鐵石……在小的吸鐵石,也可以吸鐵……中子星的引力無限的大於地球……我想,它大概會慢慢的把地球“吃掉”吧……想想,三體的“水滴”……如果有中子星接近地球,那麼必然會造成地球靠近中子星的一面,和遠離中子星的一面,受到的引力加持不同,而考慮到中子星僅次於黑洞的可怕引力,這種加持在地球不同位置的引力落差,一塊一塊的撕裂地球大約,不是啥難事,然後一塊一塊的被中子星壓縮,變成中子星的一份子……然後……你懂的……


女兆絲者東


當然不可能存在。

中子星密度很大,一立方厘米也就是一毫升水那麼點大的中子星物質可以高達十億噸。相當於十億立方米水重量,大體就等於一立方公里體積的水。

然而,一立方厘米的中子星物質不能單獨存在於宇宙中,假設中子星部分物質逃逸至宇宙空間,這些大密度中子物質會立即發生爆炸,因為沒有足夠的重力以維持中子態。然而,實際上中子星很難出現這樣的情況。因為中子星的逃逸速度高達10—15萬公里/秒。


四川達州


黑洞的中心,就是一顆中子星


用戶2424320060863


中子星物質可以放到地面。因為經過超新星爆發,中子星內部核反應巳經消失,氦氫元素已經燃燒殆盡。其核心內容為鐵基材料,並正始釋放碳和氧的物質元素。請指正。


手機用戶54578927414


不可能。比方說:一塊靜止的泡沫不能讓射擊出的槍彈停留在上面。。


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