03.02 中子不能离开原子核,怎么中子星里面的中子能稳定存在?

孔小惠


中子在自由状态下,可以活900秒(统计是896s),就是15分钟。中子是发生β衰变,就是释放一个电子和反中微子,自己变成带正电的质子。

中子释放电子要突破中子的束缚,还有外部环境的束缚。中子自由状态下约900秒衰变了,那么前面100s、200s、300s都在干啥呢?其实就是在做越狱准备呢。

中子在原子核里寿命就很长,主要是外部的力量很强大,对中子有束缚。这个束缚靠的核子间的强结合力。

中子星的中子原理也一样,中子被强大的引力束缚住,中子内的电子就跑不出来了。

一般而言,中子星有一个很薄的固态壳层,而在壳层底下是处于超流状态的中子,更内部的致密核心则可能存在更复杂的物质形态,比如超子介子甚至自由夸克。听上去是不是有点像生鸡蛋,有着固态的蛋壳、液体的蛋清,还有粘稠怪异的蛋黄。

下图是中子星结构和夸克星结构

中子星的固态外壳可能还不是中子态,还是有质子存在的一种铁原子核组成的晶格,表面也有电子浆流动。再往里才是中子态的。


海螺008


简洁回答下这个问题。

首先应该知道中子星的形成原理:大质量恒星因核聚变反应,经历了主序星、红巨星和超新星爆发阶段后,核聚变燃料耗尽,便由于自身引力占据优势,开始收缩,唯一能抗拒自身引力的只有电子简并运动(电子简并运动由泡利电子不相容原理解释),但,当剩余星体质量大于钱得拉塞卡极限(1.44个太阳质量),小于奥本海默极限(3个左右太阳质量)时候,电子间的简并压也无法抵挡住自身的引力坍塌,于是,电子被压进原子核,与质子结合形成中子,因此整个中子星可以看成是直径几十公里的超大原子核。


在这样的超高引力环境中,自由电子不可能存在的。中子也无法衰变,形成质子并释放一个电子和反中微子,因为一旦释放出电子,电子必将又和质子结合形成中子。

所以中子能以稳定的形态存在于中子星。至于中子星的其他层面细节,人类还了解甚少,寄希望于未来解开更多谜团。


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