想錢想鋒了說三觀

中子星

要了解這個問題，我們首先要來看一下中子星到底是什麼？

我們先把原子結構搞清楚。19世紀末到20世紀初，歷經了4代科學家，人們終於逐漸搞清楚原子結構的真實面貌。

我們上初高中時，常常會看到下面這樣的原子結構圖。

看起來似乎很形象，但實際上錯的一塌糊塗，首先原子核要遠比上圖小得多，其次電子不是繞圈運動的。正確的的原子結構是下面這樣。

原子核小得幾乎看不到，而電子在原子核外時呈現電子雲的形式。如果原子有一個足球場那麼大，那原子核可能就只有螞蟻那麼大。因此，原子幾乎是空的，也就是說，原子可以被壓縮的空間很大。那中子星是什麼呢？

其實這和恆星的演化有關，如果有一顆特大質量的恆星，質量大於8倍太陽質量以上（也有說是9倍，10倍的，反正大致就是這麼一個數量級），這個恆星到生命週期的末端時，會像一個巨型的洋蔥頭，一層一層的，每一層的核聚變反應都不一樣。

而當核心都幾乎生成鐵原子核時，由於自身引力特別大，這時候恆星的核心處的光子就會進入到原子核當中，擊穿整個原子核，質子和中子就會被釋放出來，質子隨後就會和電子發生反應，生成中子和中微子。也就是說，這個時候恆星核心類似於一個個中子排列在一起。同時，反應產生的巨大的能量會促使恆星發生超新星爆炸。

而內核還會在引力的作用下繼續向內壓縮，由於中子是一種費米子，意思是按照量子理論的泡利不相容原理，這就使得中子必須排排好，一個蘿蔔一個坑，不能亂來，於是就會產生一個抵抗引力的量子效應，我們也把這個稱為中子簡併態。

而黑洞其實就是中子的簡併態也無法抵禦引力的壓縮，就會繼續收縮，最終成為一個黑洞。至於什麼情況下成為什麼天體，還要看留下的核心的質量，如果大於1.44倍太陽質量，小於三倍太陽質量，就會成為中子星，如果大於三倍太陽質量就會成為黑洞。也就是說，其實中子星就是中子的密集排列。這就使得中子星的密度特別大，一立方厘米就可以達到1億噸以上。

但中子星也並不完全都是中子，中子星表面存在著大量自由移動的電子。內核由於壓強巨大，科學家目前還沒有達成共識。但有一點，我們能確定，那就是內核肯定不是某種新元素，具體是為什麼呢？

元素

我們都知道分辨元素可以依靠原子的原子序數，而原子序數和原子核內的質子數相同。而我們上文也提到了，中子星其實是一箇中子為主導的天體。因此，中子星當中是不會存在我們不知道化學元素。至於中子星內核到底是以什麼形式存在的，我們目前還不得而知，但可以確認的是這並不是在原子層面上的事情，而是在小於原子核尺度上的。

存不存在未知的元素？

按照我們目前的認知，元素週期表已經來到了第118位。這是201年，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家以及俄羅斯科學家利用迴旋加速器搞出來的。不過，這個元素存在的時間還不足1毫秒。

而按照目前的一些理論，比如：第二個拿到諾獎的女科學家梅耶，就提出了她的原子核模型，後來的人在她的模型之上提出了穩定島理論，在這個理論中，科學家預言元素週期表的盡頭應該是126號元素，也就是說，我們距離這個盡頭還有8個元素。

除了這個理論，還有科學家費曼通過精細結構常數推演出來的結果，他認為元素週期表的盡頭是137號元素，而通過狹義相對論與量子力學的結合，可以推出元素週期表的盡頭是172號元素。無論是哪一種，都預示著我們還沒有找全元素，因此，還是存在著我們未知的元素的。

鍾銘聊科學

密度每立方厘米1億噸，從生活的角度來看，的確很驚人。

但是，當你知道了物質的基本結構組成，也就覺得很正常了。

因為，畢竟我們看起來"很實在"的物質，其實都是"空空蕩蕩"的。

而且，就算比這大的多的密度，在我們這個宇宙中，也是可能存在的！

01

電子的發現，打開一扇大門

即使在19世紀末，我們依舊以為，原子就是世界上最小的粒子。

這是一種實心的小球，由它組成了我們的世界。

1897年電子的發現（發現者是湯姆孫），改變了人類對物質世界的認識，是19世紀末最重要的科學成果之一。

電子的發現，最重要的意義就是——讓我們知道，原子是可分的！

這一點是非常關鍵的！觀念的改變，才是真正變革的開始。

02

原子的結構——西瓜模型or棗糕模型

在發現電子之後，湯姆孫對原子的結構進行了猜想。

以他看來，原子是一種類似於西瓜或者棗糕的模型——原子的主體是帶正電的，包含了原子大部分的質量，就像瓜瓤一樣；原子中的電子，就像西瓜子一樣，帶著負電，質量比例很小；整個原子的質量基本均勻分佈。

當然，如果用棗糕來比喻也可以。

所以這個模型被稱為“西瓜模型”或者“棗糕模型”。

湯姆孫由於對電子的發現，而獲得諾貝爾獎，這讓他的“西瓜模型”也跟著流行起來。

但是，另個一個科學家，盧瑟福，做了一個實驗，卻得到了奇怪的結果。這個結果最終打破了“西瓜模型”，讓人類在原子結構的認識上更進一步。

03

盧瑟福的原子大炮

盧瑟福的阿爾法粒子散射實驗，是物理史上最經典的實驗之一。

這個實驗裝置如下圖：

盧瑟福想要利用某種炮彈轟擊金箔，期望能擊碎原子，觀察結果，看看能“打”出什麼東西來——就像我們用炮彈，轟擊岩石，看看擊碎的岩石中間有什麼。

盧瑟福對結果有一個基本的預期，就是α粒子會散的很亂很厲害，但是，真實的結果卻大大出乎他的意料！

在1909年，盧瑟福和他的合作者蓋革和馬斯登，發現α粒子轟擊金箔散射後，平均只有2~3度的偏轉，但是有大約8000分之一的粒子，產生大於90度的偏轉，甚至有的接近180度！

經過嚴謹的理論推導，盧瑟福於1911年提出了原子的核式結構模型：

所有正電荷和幾乎全部原子質量都集中在原子中心的一個非常小的體積內，這就是原子核，原子中的電子是在核周圍繞核運動。

04

原子核的密度

原子的大部分質量都集中在小小的原子核上。

原子核相對於原子來說，就像是一個房間裡飄了一粒灰塵！

原子的量級是10的負10次冪，而原子核要更低5個量級！

所以，原子核的密度是原子密度的1千萬億倍！（10的15次方倍）

我們拿水來比較吧！

水的密度是1克每立方厘米，那麼原子核的密度差不多就是10億噸每立方厘米！

當然，只是估計了一個數量級。

中子星，其實就是電子被壓縮進入原子核，從而和質子結合變成中子——也就是說，中子星全是中子組成的。

由於中子不帶電，所以中子之間可以靠的非常近，基本和原子核內部差不多。

所以，中子星的密度，自然也達到了億噸每立方厘米的等級！甚至可以更高！

宇宙物理學

中子星作為一種緻密星，密度可以達到每立方米1-10億噸。大家對於這個密度可能沒有多大概念，這個密度大約是水密度的一百萬億倍，如果把地球要縮成中子星，它的直徑只有22米左右。目前認為中子星在自身巨大的引力塌陷作用下，原子核外的電子被壓縮進原子核，和質子結合形成中子，因此在某種意義上來說中子星的內部主要就是中子，它的密度就是原子核的密度。

中子星是大質量恆星演化到生命後期，經過超新星爆炸拋掉多餘的物質，形成緻密星的一種，在中子星之上還存在著假想中的夸克星，夸克之上就是特殊的天體黑洞。目前已知距離地球最近的中子星要在600光年之外，針對中子星的內部組成科學家只能通過觀測到的現象，已經中子星的形成過程來合理的推斷。因此中子星的內部組成按照目前理論上來說就是由中子構成，而非是某種新的元素。

在一次次超新星爆炸、中子星之間的合併、中子星和黑洞之間的碰撞，這些巨大的撞擊事件很可能會產生地球上沒有的、人類也從未合成的新元素，只是目前我們沒有發現而已。誰也不敢說宇宙中僅僅存在著118種元素，不再有新的元素存在。

科學黑洞

雖然百科認為、中子星的物體達到一立方厘米有一億噸是正確的、但是有其他科學家認為不可能的、它的密度能達到人類用百萬噸級別鍛壓機壓出來的鋼鐵物質那麼密和重、就非常難得了、(一立方厘米)你說的有點過了、星球自然形成的物質密度、全看它的引力多大、引力越大、它的星體組成物質相對越密、

中子星密度很大、但是還沒有大過黑洞、據我所猜測、黑洞的密度都沒有人類用百萬噸級別的鍛壓機壓縮出來的金屬材料那麼密、那麼重、

但是、我說的是、那裡的物質拿到地球來稱重、如果是在黑洞稱重、或者在中子星當地稱重、有這個可能、而且很大、因為那裡的引力遠比地球引力巨大、引力越大、相等質量的物體越重、

中子星的物體但是不管如何密、中子星的物質拿到地球稱重、都打不到一億噸、

請分清是在地球稱重還是在中子星或者黑洞稱重、我前面說的是那裡的一立方厘米拿到地球稱重、猜測不可能、如果是在當地稱重、有這個可能、因為引力的變化影響稱重、也因為距離十分遙遠、科學家發表的論文、也是推測性質的、他們也不可能去測量、

由於黑洞引力巨大、地球一斤的物體、在黑洞可以拉出幾百噸甚至上億噸的效果、

雖然百科也說了、中子星的密度極大、以至於一根手機頭那麼大的物體、都達到一億噸甚至10億噸、但是表示嚴重懷疑、

中子星是科學家用望遠鏡發現的、他只是看到了發現了而已、卻沒有發射探測器去、因為用光年計算的距離、也因為遠、所以科學家也是猜測、

另外再補充、一艘航母的重量是6萬噸到10萬噸、中子星一節手指頭那麼大的物體、達到一億噸到十億噸、你們去想一下吧！

(好多文學老虎、中國式教育在培養文學老虎、有文化的老虎、看好多人圍毆我、不理論、專門文學攻擊、文學鬥毆、文學圍攻)

太陽系長兼地球名譽球長

首先要清楚什麼是元素，我們通常說的元素其實是化學元素的簡稱，是具有相同的核電荷數（核內質子數）的一類原子的總稱，所以說元素其實是物質在原子層面上的組合。

通常元素由原子核與核外電子組成，而原子核又包括質子和中子兩類粒子，這是在初中就會學習到了。根據組成原子的中子核質子，電子數量的不同，才有了元素週期表內的各種元素。所以也可以說，元素是這三種粒子不同組合的產物，也包括各種同位素。

而最簡單的元素就是氫元素，其原子核只包括一個質子，而根據中子數的不同則形成了各種同位素。而元素週期表的排列順序就是以質子數量為順序排列的，比如第二位的氦元素，就是有兩個質子，其餘以此類推。而中子數量的不同則構成了不同元素的同位素。

那麼中子星的主要物質嚴格來說已經不是原子層面的物質了，我們知道，由於強大的重力因素，才會形成中子星。大質量恆星在演化晚期，其引力產生的向心重力，會使物質受到強大的壓力，而這個壓力的結果就是將原子的核外電子壓入了核內，與質子結合生成中子。

因此，在中子星上是不存在質子的，電子也基本不存在了，或許在中子星表面還存在電子雲，但中子星上的物質，已經不是原子層面的物質了。

因此，中子星物質已經算不上元素了。當然，也有人將中子星物質稱作0號元素，不過，這個概念已經算不上化學元素的概念了。

再說下問題的後半段，是否還有我們未知的元素，這個可以肯定說是有的，因為目前很多前沿實驗室都在尋找新的物質，我們的元素週期表也在不斷豐富中。

根據預測，在120號元素附近，可能會有一個穩定的元素島，這是這個領域中大家的目標。新元素的發現會拓展我們對物質認識的層次，也可能會帶來材料上的突破，當然，這個穩定島何時會發現，我們只能拭目以待。

寒蕭99

中子星密度非常之大，每立方厘米1億~10億噸，中子星的物質已經不能用元素來形容，而是中子簡併態的物質狀態，簡單說中子星上已經沒有了“元素”那樣的物質概念。

地球上的物質由於地球的溫度和內部的壓力達不到，還能以原子態、分子態存在，原子是構成地球物質的基本單位，而最簡單的原子也是由質子和電子構成，也就是氫原子，而稍微複雜一些的原子是質子、中子、電子構成，而且原子的絕大多數質量都集中於原子核。因為基本粒子之間有強大的庫侖力，當相距太近的時候，表現為顯著的斥力，地球的引力和溫度環境不足以使基本粒子間突破庫侖力的作用，因此原子的大概模型是中央的原子核和外部的電子，兩者之間有廣闊的空間。但是在中子星中，由於物質引力的收縮，使得物質面臨著極強的壓力，壓力將電子壓入質子就形成了中子，同時將原子的空間壓縮了，相當於將原子核原有的外部空間都填滿了，要知道原子核佔原子的體積也不過幾千億分之一，將這些空間都填滿，相當於原來一個原子的體積的質量增加了千億倍。

由此就不難理解中子星密度的龐大。中子星是大質量恆星演化的結局之一，當核聚變爆發的能力不足以抵抗物質引力收縮的時候，物質就傾向於向中央崩塌，而大質量恆星的體積一般都比太陽大得多，但是最後形成的中子星體積大多是10-30公里。將太陽核心區縮小到10公里直徑密度就已經大的驚人了。中子星有的結局有以下幾種，一是在碰撞中物質迸發形成新的星雲，形成含有金等重金屬物質的星雲；二是演變為黑矮星，由於中子星的質量還是太小，難以演化為黑洞，而且由於溫度很高，能量消耗也很快，因此，它通過減慢自轉以消耗角動量維持光度，當它的角動量消耗完以後，中子星將逐漸在宇宙中消失；最後一種可能性比較小，就是中子星從伴星中或者周圍星雲中奪取了足夠的物質，質量不斷壯大，最後演變為黑洞。

我們所說的元素具有相同的核電荷數（核內質子數）的一類原子的總稱，至少以原子態存在的物質形式，宇宙中的物質形式多種多樣，元素只是其中一種，而恆星、中子星、黑洞中的物質都是更基礎的粒子形式的物質形態。

來看世界呀

中子星它的密度能達到每立方厘米1億噸以上，是否代表還有我們未知的元素？

我們已知的元素總共有118號，一般我們認為自然界中能長期存在的元素是92號鈾之前（包含鈾）的元素，之後則有與半衰期以及自然狀態下沒有生成機制，需要人工合成，元素序號越高，它的半衰期也越短，到了118號元素，半衰期只有12毫秒，它的存在時間極短。什麼才是區分元素的標準？

元素的類別由什麼所決定？

我們經常聽到的是幾號元素，其實這個元素的區分標準就隱藏在這個幾號這個數字中！我們知道，某種元素就是某種元素的原子組成的，而決定原子種類的就是處在原子中間的原子核，那麼原子核是什麼組成的呢？

質子和中子

質子在所有元素中都存在，而中子卻不一定，比如氫的同位素氕它就沒有中子，只有一個質子+一個電子，最簡單的結構構成了宇宙中最豐富的元素，從氕以後，所有的元素都會有中子的存在，質子和中子在原子核中的分工是不同的：

質子數的多少決定了元素的類別

中子數的多少決定了元素同位素的類別

比如氫的同位素氘有一箇中子，氚則有兩個中子，氕氘氚這三種同位素化學屬性幾乎就相同，但物理屬性卻大相徑庭，比如氕的很難達到聚變條件，而氘和氚則很容易，氕和氧構成的水就是我們常見的水，而氘和氧也能生成水，但卻是重水。

重水和普通水非常相似，都是無色無臭的液體，但密度略大，冰點也略高，化學性質幾乎一樣，但普通水是生命之源，重水卻可能會引起死亡。但重水可以作為裂變反應堆中的中子減速劑。

當質子數增加時則元素需要會相應增加，比如兩個質子的氦，三個質子的鋰，四個質子的鈹，只要你願意，可以對著元素週期表念個一兩分鐘。

為什麼元素序號高了會不穩定？

粘合原子核中的質子和中子之間的作用力是強力，它的特性非常有趣，我們先來看看四種基本作用力：

在質子與種子的度下，引力就不用考慮了，弱力也太弱，只有強力和電磁力兩種可以在這裡發生作用，強力有一個特徵，太近和稍遠都不行，只有剛剛好它的作用力才最強，因此它有一個作用範圍，而電磁力則不然，屬於長程力，它可以無限疊加，這會發生一個有趣的結果：

• 強作用力盡管很強大，但能穩定束縛的質子數也是有限的
• 質子都帶正電荷，在強作用力打瞌睡的時庫倫斥力就開始作用了，結果就是α衰變，原子核強力束縛不住，有部分質子和中子跑出來了，比如地球上存在的氦元素大都是鈾和釷的α衰變產生。
• 中子的存在會調和這個矛盾，因為不帶電荷，只提供強作用力。但中子多了會有β衰變的概率。

α衰變，元素的原子序數會-2，β衰變則原子序數會+1，因為中子衰變成了質子，多了一個質子，原子序數自然就增加一號了，這也是重元素的產生機制之一。

中子星上的超重物質是什麼元素？

既然聊到了中子星，那麼簡單說說中子星物質的結構，我們都知道原子中存在巨大的空間，因此這也就是物質可以極度壓縮的原理，但請注意這顆不是普通的壓縮空氣之類的概念，那個是真實壓縮了分子之間的間隙而已，而原子內部空間的壓縮則只有真正到了白矮星級別才能算得上壓縮。

但白矮星有質量有限，只是將外圍電子壓縮到了原子核附近，但在電子簡併力的支撐下引力並沒有突破最後一刻，但能誕生中子星的天體引力非同尋常，突破了電子簡併力，將電子壓入了原子核，和質子中和成了中子，簡單的理解：中子星的物質就是一堆中子構成的！它的密度就是原子核的密度，每立方厘米高達百億噸（白矮星則遜色不少）！

前文說明了質子數才是元素種類區分的標準，那麼只有中子沒有質子的物質是什麼？有一種0號元素的說法也許是最合適的是，那麼在地球上存在這種只有中子的物質無嗎？

答案是有

它廣泛存在於裂變發生過程中，自由中子就是這種傳說中的物質，但它不能長時間存在，它會通過弱作用放出一個電子和一個反中微子後衰變為質子，平均壽命為896秒。也就是說0號元素無法長期存在，它會通過β衰變成為1號元素氫原子核。隨後則會通過捕獲電子正式成為氫原子，因此核反應堆中的微量氫就是這樣來的，當然這並不是氫累積的原因，因為自由中子都是非常寶貴的，要將它減速更多的參與到核反應中來，或者讓它轟擊鋰6生產氚，或者轟擊U238生產鈈，你說這自由中子這麼寶貴，還讓它衰變？氫的主要來源是核燃料外殼中鋯金屬元素在高溫下分解水所致。

因此我們認為中子星物質並非是我們所不認識的新元素，而是地球上的條件無法長期存在這種物質，當然也並不是說宇宙中就沒有新元素的生成條件，只是可能無法長期存在或者自然界難以存在這種元素的生成條件。但相信我們無法排除存在這種可能。

星辰大海路上的種花家

密度達到每立方厘米一億噸，對於中子星而言並不奇怪，這只是處於正常密度範圍內的一個數值。

中子星的誕生是由超新星爆發而來，雖然我們瞭解中子星的誕生過程，但對於其內部構造卻沒有統一的定論，畢竟中子星再進一步就是夸克星或者黑洞了，而那裡是目前人類理論上的極限了。

至於存不存在未知元素，只能說是不存在的，因為在那種極短環境下，物質的存在狀態已經不是我們常規意義上的模樣了。

舉個簡單的例子：我們知道白矮星是小質量恆星死亡後的產物，它的密度為每立方厘米數噸左右，如此高的密度對應著高引力場強度，我們常見的原子組成狀態已經沒法在如此強大的引力場中存在，於是出現了一種被稱為電子簡併壓的力量來抗衡引力，維持星體穩定。

而到了中子星那種密度層面，電子簡併壓也不能抵抗住引力了，於是電子將和質子合併成為中子，之後依靠中子簡併壓來抵抗引力，維持中子星的穩定，在這個過程中中子簡併壓是主力軍，也就意味著原本存在的質子變為了中子（中子星內部並不是完全都是中子，也存在其它物質狀態，見下圖），而沒有了質子何來元素一說呢？

一般談論到中子星就已經是正常天體的密度極限了，再進一步應當就要形成黑洞了（這裡有個奧本海默極限），不過科學家在理論層面上認為，中子星與黑洞之間可能還能存在一種密度更大的天體——夸克星

簡單來說，當密度進一步增大，中子簡併壓將失效，中子內部的夸克將會釋放出來，夸克禁閉將在這種極端情況下被打破，形成夸克簡併壓維持夸克星的穩定。當然了，剛才的描述只是概括性的，實際上這種星體的形成還存在很多爭議。

期待您的點評和關注哦!

賽先生科普

中子星，顧名思義就是由中子構成的天體，最早提出中子星概念的蘇聯物理學家朗道，他提出一類星體可以完全由中子構成，因為中子星的密度大到難以想象，大家對這個概念自然也就提出了質疑。到了1967年，中子星才被科學家首次發現，中子星才由假說變成事實。

中子星是恆星演化到後期由於核心無法從核聚變中獲得足夠能量，這時候失去抵抗重力所需的能量會使外層物質快速向核心墜落，繼而發生超新星爆炸，巨大的壓力使它物質結構發生了巨大變化。原子的外殼被壓破，原子核中的質子和中子被擠壓出來，質子和電子又結合在一起形成中子，中子又被擠壓在一起，最終形成一個緻密的中子星。中子星的密度非常大，每立方厘米可達1億-10億噸，地球上密度最大的物質鋨密度才每立方厘米22.6克，這種密度在地球上的我們是無法想象的。其實瞭解原子結構的也應該知道，原子核只佔原子體積的幾千億分之一，這就是說如果把原子比作地球的話，那麼原子核就只有一個羽毛球場大小。所以說原子和原子被擠破的時候，中子聚集在一起形成一個密度這麼大的中子星也就不奇怪了。

所以說中子星並非是我們未知的新元素，中子星已經沒有了完整的原子結構，它是一種中子簡併狀態的物質。

科學日記

之所以會產生這一疑問，是因為我們習慣於把物質看作是實體的緣故。目前，我們周圍常見的物質，它們的密度大約在每立方厘米1到10克之間，而中子星的密度卻高達每立方厘米10的14次方克。因此，我們會覺得中子星是不可思議的。

在上個世紀之初，人們對於原子的認識，尚停留在麵包🥯加葡萄🍇乾的模型上。為了證實這一物質模型，新西蘭人盧瑟福在英國🇬🇧進行了一項實驗，他用阿爾法粒子來轟擊原子。

然而，令人感到意外的是，在該實驗中，只有極小比例的粒子被反射了回來。這說明原子內部的絕大部分都是空的，原子的質量只集中在很小的範圍內，原子的體積是由電子的高速運動所形成的封閉體系。這就好比是電扇，由於扇葉的轉動，使電扇成為不可穿透的實體。

於是，人們認識到，物質並非實體，其本質僅只是能量的聚集態。正因為如此，能量與質量才可以在一定的條件下進行相互轉化。它們都是關於粒子運動能力的描述，只是被描述的粒子存在的狀態是不同的。前者是離散的，而後者則是被封閉的。

如果我們把原子放大到地球🌍的大小，那麼原子中各種基本粒子（電子、質子和中子等）的體積之和，不會超過一個高爾夫球⛳️的尺度。

中子實際上是質子的激發態，其質量和密度都與質子相近。以質子為例，其半徑小於10-16釐米，質量約為10-24克。於是，如果不考慮質子的波動性，將它們彼此緊密地放在一起，那麼一立方厘米質子的重量將至少達到10的24次方克。

這一重量比目前每立方厘米中子星的重量高達10的10次方倍，即質子的質量密度比中子星的質量密度要高出一百億倍。由此可見，中子星並無神秘之處，其密度並不大，在中子之間還有很大的空隙，中子星是由中子的運動形成的。

通過上述分析，表明中子星是由中子的高速運動所形成的封閉體系。其與原子的形成並沒有本質的區別，只是運動的粒子不同。前者是中子，後者則是電子。

總之，由於物質不實，任何物體都是由粒子的高速運動所形成的封閉體系。因此，中子星並不神秘，其中也不存在任何未知的元素。其僅只是由無數箇中子高速運動所形成的封閉體系。

關鍵字: 原子結構 搞清楚 中子星