想钱想锋了说三观

密度达到每立方厘米一亿吨，对于中子星而言并不奇怪，这只是处于正常密度范围内的一个数值。

中子星的诞生是由超新星爆发而来，虽然我们了解中子星的诞生过程，但对于其内部构造却没有统一的定论，毕竟中子星再进一步就是夸克星或者黑洞了，而那里是目前人类理论上的极限了。

至于存不存在未知元素，只能说是不存在的，因为在那种极短环境下，物质的存在状态已经不是我们常规意义上的模样了。

举个简单的例子：我们知道白矮星是小质量恒星死亡后的产物，它的密度为每立方厘米数吨左右，如此高的密度对应着高引力场强度，我们常见的原子组成状态已经没法在如此强大的引力场中存在，于是出现了一种被称为电子简并压的力量来抗衡引力，维持星体稳定。

而到了中子星那种密度层面，电子简并压也不能抵抗住引力了，于是电子将和质子合并成为中子，之后依靠中子简并压来抵抗引力，维持中子星的稳定，在这个过程中中子简并压是主力军，也就意味着原本存在的质子变为了中子（中子星内部并不是完全都是中子，也存在其它物质状态，见下图），而没有了质子何来元素一说呢？

一般谈论到中子星就已经是正常天体的密度极限了，再进一步应当就要形成黑洞了（这里有个奥本海默极限），不过科学家在理论层面上认为，中子星与黑洞之间可能还能存在一种密度更大的天体——夸克星

简单来说，当密度进一步增大，中子简并压将失效，中子内部的夸克将会释放出来，夸克禁闭将在这种极端情况下被打破，形成夸克简并压维持夸克星的稳定。当然了，刚才的描述只是概括性的，实际上这种星体的形成还存在很多争议。

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赛先生科普

密度每立方厘米1亿吨，从生活的角度来看，的确很惊人。

但是，当你知道了物质的基本结构组成，也就觉得很正常了。

因为，毕竟我们看起来"很实在"的物质，其实都是"空空荡荡"的。

而且，就算比这大的多的密度，在我们这个宇宙中，也是可能存在的！

01

电子的发现，打开一扇大门

即使在19世纪末，我们依旧以为，原子就是世界上最小的粒子。

这是一种实心的小球，由它组成了我们的世界。

1897年电子的发现（发现者是汤姆孙），改变了人类对物质世界的认识，是19世纪末最重要的科学成果之一。

电子的发现，最重要的意义就是——让我们知道，原子是可分的！

这一点是非常关键的！观念的改变，才是真正变革的开始。

02

原子的结构——西瓜模型or枣糕模型

在发现电子之后，汤姆孙对原子的结构进行了猜想。

以他看来，原子是一种类似于西瓜或者枣糕的模型——原子的主体是带正电的，包含了原子大部分的质量，就像瓜瓤一样；原子中的电子，就像西瓜子一样，带着负电，质量比例很小；整个原子的质量基本均匀分布。

当然，如果用枣糕来比喻也可以。

所以这个模型被称为“西瓜模型”或者“枣糕模型”。

汤姆孙由于对电子的发现，而获得诺贝尔奖，这让他的“西瓜模型”也跟着流行起来。

但是，另个一个科学家，卢瑟福，做了一个实验，却得到了奇怪的结果。这个结果最终打破了“西瓜模型”，让人类在原子结构的认识上更进一步。

03

卢瑟福的原子大炮

卢瑟福的阿尔法粒子散射实验，是物理史上最经典的实验之一。

这个实验装置如下图：

卢瑟福想要利用某种炮弹轰击金箔，期望能击碎原子，观察结果，看看能“打”出什么东西来——就像我们用炮弹，轰击岩石，看看击碎的岩石中间有什么。

卢瑟福对结果有一个基本的预期，就是α粒子会散的很乱很厉害，但是，真实的结果却大大出乎他的意料！

在1909年，卢瑟福和他的合作者盖革和马斯登，发现α粒子轰击金箔散射后，平均只有2~3度的偏转，但是有大约8000分之一的粒子，产生大于90度的偏转，甚至有的接近180度！

经过严谨的理论推导，卢瑟福于1911年提出了原子的核式结构模型：

所有正电荷和几乎全部原子质量都集中在原子中心的一个非常小的体积内，这就是原子核，原子中的电子是在核周围绕核运动。

04

原子核的密度

原子的大部分质量都集中在小小的原子核上。

原子核相对于原子来说，就像是一个房间里飘了一粒灰尘！

原子的量级是10的负10次幂，而原子核要更低5个量级！

所以，原子核的密度是原子密度的1千万亿倍！（10的15次方倍）

我们拿水来比较吧！

水的密度是1克每立方厘米，那么原子核的密度差不多就是10亿吨每立方厘米！

当然，只是估计了一个数量级。

中子星，其实就是电子被压缩进入原子核，从而和质子结合变成中子——也就是说，中子星全是中子组成的。

由于中子不带电，所以中子之间可以靠的非常近，基本和原子核内部差不多。

所以，中子星的密度，自然也达到了亿吨每立方厘米的等级！甚至可以更高！

宇宙物理学

虽然百科认为、中子星的物体达到一立方厘米有一亿吨是正确的、但是有其他科学家认为不可能的、它的密度能达到人类用百万吨级别锻压机压出来的钢铁物质那么密和重、就非常难得了、(一立方厘米)你说的有点过了、星球自然形成的物质密度、全看它的引力多大、引力越大、它的星体组成物质相对越密、

中子星密度很大、但是还没有大过黑洞、据我所猜测、黑洞的密度都没有人类用百万吨级别的锻压机压缩出来的金属材料那么密、那么重、

但是、我说的是、那里的物质拿到地球来称重、如果是在黑洞称重、或者在中子星当地称重、有这个可能、而且很大、因为那里的引力远比地球引力巨大、引力越大、相等质量的物体越重、

中子星的物体但是不管如何密、中子星的物质拿到地球称重、都打不到一亿吨、

请分清是在地球称重还是在中子星或者黑洞称重、我前面说的是那里的一立方厘米拿到地球称重、猜测不可能、如果是在当地称重、有这个可能、因为引力的变化影响称重、也因为距离十分遥远、科学家发表的论文、也是推测性质的、他们也不可能去测量、

由于黑洞引力巨大、地球一斤的物体、在黑洞可以拉出几百吨甚至上亿吨的效果、

虽然百科也说了、中子星的密度极大、以至于一根手机头那么大的物体、都达到一亿吨甚至10亿吨、但是表示严重怀疑、

中子星是科学家用望远镜发现的、他只是看到了发现了而已、却没有发射探测器去、因为用光年计算的距离、也因为远、所以科学家也是猜测、

另外再补充、一艘航母的重量是6万吨到10万吨、中子星一节手指头那么大的物体、达到一亿吨到十亿吨、你们去想一下吧！

(好多文学老虎、中国式教育在培养文学老虎、有文化的老虎、看好多人围殴我、不理论、专门文学攻击、文学斗殴、文学围攻)

太阳系长兼地球名誉球长

中子星作为一种致密星，密度可以达到每立方米1-10亿吨。大家对于这个密度可能没有多大概念，这个密度大约是水密度的一百万亿倍，如果把地球要缩成中子星，它的直径只有22米左右。目前认为中子星在自身巨大的引力塌陷作用下，原子核外的电子被压缩进原子核，和质子结合形成中子，因此在某种意义上来说中子星的内部主要就是中子，它的密度就是原子核的密度。

中子星是大质量恒星演化到生命后期，经过超新星爆炸抛掉多余的物质，形成致密星的一种，在中子星之上还存在着假想中的夸克星，夸克之上就是特殊的天体黑洞。目前已知距离地球最近的中子星要在600光年之外，针对中子星的内部组成科学家只能通过观测到的现象，已经中子星的形成过程来合理的推断。因此中子星的内部组成按照目前理论上来说就是由中子构成，而非是某种新的元素。

138.2亿年前宇宙诞生之初，只有最简单的氢元素，目前已知所有的重元素都是恒星内核核聚变生成的，那些大质量恒星的超新星爆炸会形成更重的元素，所以地球上的我们都是“来自星星的你”。但是例如白矮星的电子简并态、中子星的中子简并态、黑洞内的物质，这些都是比较特殊的存在。

在一次次超新星爆炸、中子星之间的合并、中子星和黑洞之间的碰撞，这些巨大的撞击事件很可能会产生地球上没有的、人类也从未合成的新元素，只是目前我们没有发现而已。谁也不敢说宇宙中仅仅存在着118种元素，不再有新的元素存在。

科学黑洞

首先要清楚什么是元素，我们通常说的元素其实是化学元素的简称，是具有相同的核电荷数（核内质子数）的一类原子的总称，所以说元素其实是物质在原子层面上的组合。

通常元素由原子核与核外电子组成，而原子核又包括质子和中子两类粒子，这是在初中就会学习到了。根据组成原子的中子核质子，电子数量的不同，才有了元素周期表内的各种元素。所以也可以说，元素是这三种粒子不同组合的产物，也包括各种同位素。

而最简单的元素就是氢元素，其原子核只包括一个质子，而根据中子数的不同则形成了各种同位素。而元素周期表的排列顺序就是以质子数量为顺序排列的，比如第二位的氦元素，就是有两个质子，其余以此类推。而中子数量的不同则构成了不同元素的同位素。

那么中子星的主要物质严格来说已经不是原子层面的物质了，我们知道，由于强大的重力因素，才会形成中子星。大质量恒星在演化晚期，其引力产生的向心重力，会使物质受到强大的压力，而这个压力的结果就是将原子的核外电子压入了核内，与质子结合生成中子。

因此，在中子星上是不存在质子的，电子也基本不存在了，或许在中子星表面还存在电子云，但中子星上的物质，已经不是原子层面的物质了。

因此，中子星物质已经算不上元素了。当然，也有人将中子星物质称作0号元素，不过，这个概念已经算不上化学元素的概念了。

再说下问题的后半段，是否还有我们未知的元素，这个可以肯定说是有的，因为目前很多前沿实验室都在寻找新的物质，我们的元素周期表也在不断丰富中。

根据预测，在120号元素附近，可能会有一个稳定的元素岛，这是这个领域中大家的目标。新元素的发现会拓展我们对物质认识的层次，也可能会带来材料上的突破，当然，这个稳定岛何时会发现，我们只能拭目以待。

寒萧99

中子星

要了解这个问题，我们首先要来看一下中子星到底是什么？

我们先把原子结构搞清楚。19世纪末到20世纪初，历经了4代科学家，人们终于逐渐搞清楚原子结构的真实面貌。

我们上初高中时，常常会看到下面这样的原子结构图。

看起来似乎很形象，但实际上错的一塌糊涂，首先原子核要远比上图小得多，其次电子不是绕圈运动的。正确的的原子结构是下面这样。

原子核小得几乎看不到，而电子在原子核外时呈现电子云的形式。如果原子有一个足球场那么大，那原子核可能就只有蚂蚁那么大。因此，原子几乎是空的，也就是说，原子可以被压缩的空间很大。那中子星是什么呢？

其实这和恒星的演化有关，如果有一颗特大质量的恒星，质量大于8倍太阳质量以上（也有说是9倍，10倍的，反正大致就是这么一个数量级），这个恒星到生命周期的末端时，会像一个巨型的洋葱头，一层一层的，每一层的核聚变反应都不一样。

而当核心都几乎生成铁原子核时，由于自身引力特别大，这时候恒星的核心处的光子就会进入到原子核当中，击穿整个原子核，质子和中子就会被释放出来，质子随后就会和电子发生反应，生成中子和中微子。也就是说，这个时候恒星核心类似于一个个中子排列在一起。同时，反应产生的巨大的能量会促使恒星发生超新星爆炸。

而内核还会在引力的作用下继续向内压缩，由于中子是一种费米子，意思是按照量子理论的泡利不相容原理，这就使得中子必须排排好，一个萝卜一个坑，不能乱来，于是就会产生一个抵抗引力的量子效应，我们也把这个称为

而黑洞其实就是中子的简并态也无法抵御引力的压缩，就会继续收缩，最终成为一个黑洞。至于什么情况下成为什么天体，还要看留下的核心的质量，如果大于1.44倍太阳质量，小于三倍太阳质量，就会成为中子星，如果大于三倍太阳质量就会成为黑洞。也就是说，其实中子星就是中子的密集排列。这就使得中子星的密度特别大，一立方厘米就可以达到1亿吨以上。

但中子星也并不完全都是中子，中子星表面存在着大量自由移动的电子。内核由于压强巨大，科学家目前还没有达成共识。但有一点，我们能确定，那就是内核肯定不是某种新元素，具体是为什么呢？

元素

我们都知道分辨元素可以依靠原子的原子序数，而原子序数和原子核内的质子数相同。而我们上文也提到了，中子星其实是一个中子为主导的天体。因此，中子星当中是不会存在我们不知道化学元素。至于中子星内核到底是以什么形式存在的，我们目前还不得而知，但可以确认的是这并不是在原子层面上的事情，而是在小于原子核尺度上的。

存不存在未知的元素？

按照我们目前的认知，元素周期表已经来到了第118位。这是201年，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家以及俄罗斯科学家利用回旋加速器搞出来的。不过，这个元素存在的时间还不足1毫秒。

而按照目前的一些理论，比如：第二个拿到诺奖的女科学家梅耶，就提出了她的原子核模型，后来的人在她的模型之上提出了稳定岛理论，在这个理论中，科学家预言元素周期表的尽头应该是126号元素，也就是说，我们距离这个尽头还有8个元素。

除了这个理论，还有科学家费曼通过精细结构常数推演出来的结果，他认为元素周期表的尽头是137号元素，而通过狭义相对论与量子力学的结合，可以推出元素周期表的尽头是172号元素。无论是哪一种，都预示着我们还没有找全元素，因此，还是存在着我们未知的元素的。

钟铭聊科学

一直以来黑洞一直是个神秘的存在，黑洞也是目前发现的密度最大的天体，而就目前的了解来看中子星则是除黑洞以外的密度最大的天体了。

中子星之类的物质被认为是可见物质中密度最大，至于为什么是可见物质中最大的，那当然是因为还有黑洞这个不可见物质的存在！

中子星理论上是硬度最高的物质，单位体积的物质质量足够大到让你惊讶的程度，就比白矮星是每立方厘米几十吨的质量，但是在中子星面前真是小巫见大巫，中子星的每一立方厘米的质量达到了8千万至20亿吨。

中子星也像白矮星一样是由恒星衰变而来，而所有恒星的起源都是一个质子链反应的过程。

而质子链反应的第一步将氢的同位素氕通过核聚变生成氘，简单来说就是当恒星核心的氢、氦、碳等元素在核聚变反应中耗尽后，最终转变为铁元素从而无法再获得能量的过程，里面还会掺杂着一些其他的金属元素，恒星就会超新星爆发，然后内部核心开始迅速坍塌，最后中子星就形成了。

了解了中子星的形成，我们发现形成中子星的元素并没有我们陌生的新元素出现。那这样是否可以否认没有人类未知的元素呢？既然是人类未知的元素那自然现在人类还不知道，所以这个问题是不能确定的。

元素是相同核电荷数即质子数的一类原子的总称。

自然界中有一百多种由金属和非金属元素，都是只由一种原子组成，其原子核都具有同样数量的质子，并且可以能构成任何物质，而碳氢氧这都是基本的元素。宇宙中常规的物质基本都是由各种元素所构成的，

目前人类在自然界中发现了94种天然元素。但是元素周期表中却有118号元素，这是由于元素周期表中的95号到118号元素都是人工合成的，并且中子星和其他星球在合并或碰撞的时候也会制造出大量的重元素。

星球上的科学

中子星它的密度能达到每立方厘米1亿吨以上，是否代表还有我们未知的元素？

我们已知的元素总共有118号，一般我们认为自然界中能长期存在的元素是92号铀之前（包含铀）的元素，之后则有与半衰期以及自然状态下没有生成机制，需要人工合成，元素序号越高，它的半衰期也越短，到了118号元素，半衰期只有12毫秒，它的存在时间极短。什么才是区分元素的标准？

元素的类别由什么所决定？

我们经常听到的是几号元素，其实这个元素的区分标准就隐藏在这个几号这个数字中！我们知道，某种元素就是某种元素的原子组成的，而决定原子种类的就是处在原子中间的原子核，那么原子核是什么组成的呢？

质子和中子

质子在所有元素中都存在，而中子却不一定，比如氢的同位素氕它就没有中子，只有一个质子+一个电子，最简单的结构构成了宇宙中最丰富的元素，从氕以后，所有的元素都会有中子的存在，质子和中子在原子核中的分工是不同的：

质子数的多少决定了元素的类别

中子数的多少决定了元素同位素的类别

比如氢的同位素氘有一个中子，氚则有两个中子，氕氘氚这三种同位素化学属性几乎就相同，但物理属性却大相径庭，比如氕的很难达到聚变条件，而氘和氚则很容易，氕和氧构成的水就是我们常见的水，而氘和氧也能生成水，但却是重水。

重水和普通水非常相似，都是无色无臭的液体，但密度略大，冰点也略高，化学性质几乎一样，但普通水是生命之源，重水却可能会引起死亡。但重水可以作为裂变反应堆中的中子减速剂。

当质子数增加时则元素需要会相应增加，比如两个质子的氦，三个质子的锂，四个质子的铍，只要你愿意，可以对着元素周期表念个一两分钟。

为什么元素序号高了会不稳定？

粘合原子核中的质子和中子之间的作用力是强力，它的特性非常有趣，我们先来看看四种基本作用力：

在质子与种子的度下，引力就不用考虑了，弱力也太弱，只有强力和电磁力两种可以在这里发生作用，强力有一个特征，太近和稍远都不行，只有刚刚好它的作用力才最强，因此它有一个作用范围，而电磁力则不然，属于长程力，它可以无限叠加，这会发生一个有趣的结果：

• 强作用力尽管很强大，但能稳定束缚的质子数也是有限的
• 质子都带正电荷，在强作用力打瞌睡的时库伦斥力就开始作用了，结果就是α衰变，原子核强力束缚不住，有部分质子和中子跑出来了，比如地球上存在的氦元素大都是铀和钍的α衰变产生。
• 中子的存在会调和这个矛盾，因为不带电荷，只提供强作用力。但中子多了会有β衰变的概率。

α衰变，元素的原子序数会-2，β衰变则原子序数会+1，因为中子衰变成了质子，多了一个质子，原子序数自然就增加一号了，这也是重元素的产生机制之一。

中子星上的超重物质是什么元素？

既然聊到了中子星，那么简单说说中子星物质的结构，我们都知道原子中存在巨大的空间，因此这也就是物质可以极度压缩的原理，但请注意这颗不是普通的压缩空气之类的概念，那个是真实压缩了分子之间的间隙而已，而原子内部空间的压缩则只有真正到了白矮星级别才能算得上压缩。

但白矮星有质量有限，只是将外围电子压缩到了原子核附近，但在电子简并力的支撑下引力并没有突破最后一刻，但能诞生中子星的天体引力非同寻常，突破了电子简并力，将电子压入了原子核，和质子中和成了中子，简单的理解：中子星的物质就是一堆中子构成的！它的密度就是原子核的密度，每立方厘米高达百亿吨（白矮星则逊色不少）！

前文说明了质子数才是元素种类区分的标准，那么只有中子没有质子的物质是什么？有一种0号元素的说法也许是最合适的是，那么在地球上存在这种只有中子的物质无吗？

答案是有

它广泛存在于裂变发生过程中，自由中子就是这种传说中的物质，但它不能长时间存在，它会通过弱作用放出一个电子和一个反中微子后衰变为质子，平均寿命为896秒。也就是说0号元素无法长期存在，它会通过β衰变成为1号元素氢原子核。随后则会通过捕获电子正式成为氢原子，因此核反应堆中的微量氢就是这样来的，当然这并不是氢累积的原因，因为自由中子都是非常宝贵的，要将它减速更多的参与到核反应中来，或者让它轰击锂6生产氚，或者轰击U238生产钚，你说这自由中子这么宝贵，还让它衰变？氢的主要来源是核燃料外壳中锆金属元素在高温下分解水所致。

因此我们认为中子星物质并非是我们所不认识的新元素，而是地球上的条件无法长期存在这种物质，当然也并不是说宇宙中就没有新元素的生成条件，只是可能无法长期存在或者自然界难以存在这种元素的生成条件。但相信我们无法排除存在这种可能。

星辰大海路上的种花家

目前，科学家已经发现或者是人工合成了119号元素，至于还有没有未知的元素没被发现，这是有很大可能的，而对于像中子星上的物质，它的密度为何如此之大，这要详说一下中子星的诞生过程。

中子星

在宇宙中，每一个可以自行发光发热的星体都是恒星，然而，它们发光发热不是一个永恒的过程，就像人的一生一样，从年轻走向衰老。一般来讲，对于那些恒星演化到末期时，它们的产物有4种，分别是白矮星、中子星、夸克星（假设中可能存在的致密星体）以及恒星级黑洞。

先拿我们的太阳来举例，像咱们太阳这样的恒星，在经历了红巨星阶段时会损失30%-40%的自身质量，所以它的归宿只能是白矮星，一般来讲，对于一些低质量恒星（通常为7个太阳质量以下的恒星），它们的演化末期产物都是白矮星。白矮星上的物质是致密的，可以达到每立方厘米0.1吨~10吨。

白矮星上的物质其实很简单，主要是由碳、氧组成。白矮星之所以如此致密是因为引力坍缩的缘故，导致了原子与原子之间排列得极为紧密不留空隙，甚至原子都被“挤破”了，之所以没有继续挤压下去，是因为有泡利不相容原理提供的电子简并压力在殊死抵抗引力坍缩。

白矮星

而中子星比白矮星更甚，因为中子星的前身比白矮星的前身质量大得多，通常质量大于8个太阳质量的前身恒星会进行超新星爆发，爆发后的产物其质量若是在1.44-3个太阳质量之间的话，将会演变为中子星。其过程是，电子简并压力也抵抗不了引力坍缩了，原子被完全压破，致使电子被压进了原子核里，同质子中和形成中子，于是这颗星体大部分都是由中子组成了，它的密度就是原子核的密度。

中子星

可以看出，中子星上的组成也不是什么新的物质，而是中子简并压力抵抗引力坍缩形成的中子简并态物质，它非常致密，因此达到了每立方厘米重1亿吨以上，一颗典型的中子星，半径虽然只有10-20公里，但是质量却是太阳质量的1.35-2.1倍。

科学船坞

之所以会产生这一疑问，是因为我们习惯于把物质看作是实体的缘故。目前，我们周围常见的物质，它们的密度大约在每立方厘米1到10克之间，而中子星的密度却高达每立方厘米10的14次方克。因此，我们会觉得中子星是不可思议的。

在上个世纪之初，人们对于原子的认识，尚停留在面包🥯加葡萄🍇干的模型上。为了证实这一物质模型，新西兰人卢瑟福在英国🇬🇧进行了一项实验，他用阿尔法粒子来轰击原子。

然而，令人感到意外的是，在该实验中，只有极小比例的粒子被反射了回来。这说明原子内部的绝大部分都是空的，原子的质量只集中在很小的范围内，原子的体积是由电子的高速运动所形成的封闭体系。这就好比是电扇，由于扇叶的转动，使电扇成为不可穿透的实体。

于是，人们认识到，物质并非实体，其本质仅只是能量的聚集态。正因为如此，能量与质量才可以在一定的条件下进行相互转化。它们都是关于粒子运动能力的描述，只是被描述的粒子存在的状态是不同的。前者是离散的，而后者则是被封闭的。

如果我们把原子放大到地球🌍的大小，那么原子中各种基本粒子（电子、质子和中子等）的体积之和，不会超过一个高尔夫球⛳️的尺度。

中子实际上是质子的激发态，其质量和密度都与质子相近。以质子为例，其半径小于10-16厘米，质量约为10-24克。于是，如果不考虑质子的波动性，将它们彼此紧密地放在一起，那么一立方厘米质子的重量将至少达到10的24次方克。

这一重量比目前每立方厘米中子星的重量高达10的10次方倍，即质子的质量密度比中子星的质量密度要高出一百亿倍。由此可见，中子星并无神秘之处，其密度并不大，在中子之间还有很大的空隙，中子星是由中子的运动形成的。

通过上述分析，表明中子星是由中子的高速运动所形成的封闭体系。其与原子的形成并没有本质的区别，只是运动的粒子不同。前者是中子，后者则是电子。

总之，由于物质不实，任何物体都是由粒子的高速运动所形成的封闭体系。因此，中子星并不神秘，其中也不存在任何未知的元素。其仅只是由无数个中子高速运动所形成的封闭体系。

關鍵字: 立方厘米 中子星 科学