—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда

јвтор:
kaa
ѕечать
дата:
31 июл€ 2016 14:13
ѕросмотров:
2537
 омментариев:
1
—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


≈сли бы мы отломили кусочек нейтронной звезды (кубический сантиметр) и удалили бы его от неЄ, что бы с ним случилось? ƒавайте посмотрим, что же это за звезды такие - нейтронные.


—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


—уд€ по названию, это шары из нейтронов, св€занных вместе благодар€ сильнейшему гравитационному прит€жению, массой примерно равной массе звезды типа —олнца. Ќо это, конечно же, полна€ ерунда, поскольку нейтроны не могут долго существовать. ћожно вз€ть любую интересующую вас частицу, изолировать и посмотреть, что случитс€. ƒл€ трЄх частиц, составл€ющих большую часть нормальной материи - протонов, нейтронов и электронов - результаты будут сильно отличатьс€.

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


Ёлектроны - это фундаментальные и наилегчайшие стабильные частицы с электрическим зар€дом. Ќасколько нам известно, они абсолютно стабильны и не распадаютс€.

ѕротоны - это составные частицы, состо€щие из кварков и глюонов. ¬ принципе они могут распадатьс€ и мы попробовали исследовать этот вопрос. ћы построили огромные Ємкости, наполненные отдельными протонами - в каждом по 10^33 протонов - и ждали годы, чтобы посмотреть, не распадЄтс€ ли какой из них. —пуст€ дес€тки лет мы вы€снили, что даже если протон и нестабилен, его период полураспада составл€ет не менее 10^35 лет, или в 10^25 раз больше возраста ¬селенной. —уд€ по всему, они тоже абсолютно стабильны.

Ќо не нейтроны! ≈сли пронаблюдать за свободным нейтроном, он, скорее всего, исчезнет минут через 15, распада€сь на протон, электрон и антинейтрино (его период полураспада составл€ет 10 минут).

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


» как же тогда нам получить такой объект, как нейтронна€ звезда?

—уществует разница между свободным и св€занным нейтроном, из-за чего многие элементы и изотопы не распадаютс€: когда €дро св€зано, в нЄм есть определЄнное количество св€зывающей энергии, достаточное, чтобы сохран€ть нейтроны стабильными.

¬ случае стабильных элементов некоторые конфигурации оказываютс€ стабильнее других, а всего стабильных вариантов существует примерно 254. Ќе исключено, что на больших временных масштабах некоторые из них окажутс€ нестабильными - мы такого просто ещЄ не обнаружили. Ќо они не особенно т€жЄлые и не содержат очень уж много нейтронов. —амый т€жЄлый стабильный элемент - свинец, за номером 82, с четырьм€ известными стабильными изотопами: Pb-204, Pb-206, Pb-207 и Pb-208.

»так, из всех известных стабильных элементов, самым т€жЄлым оказываетс€ €дро с 82 протонами и 126 нейтронами.

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


Ќо это если предположить, что св€зывают частицы €дерные силы. ј в случае нейтронной звезды за это отвечает кое-что другое. „тобы разобратьс€, давайте поймЄм, как возникает нейтронна€ звезда.

—амые массивные звЄзды - самые €ркие и голубые, родившиес€ в молодых звЄздных кластерах - синтезируют в своих €драх гелий из водорода, как и все молодые звЄзды. Ќо в отличие от таких звЄзд, как —олнце, у них уходит на сжигание всего горючего не миллиарды лет, а несколько миллионов, или даже меньше, поскольку сверхвысокие температуры и плотности привод€т к очень большой скорости синтеза.

 огда у них заканчиваетс€ водород, внутренности начинают сжиматьс€ и разогревать звезду. ѕо достижению критической температуры в звезде начинаетс€ синтез углерода из гели€, что приводит к ещЄ более активному выходу энергии.

¬сего через несколько тыс€ч лет заканчиваетс€ и гелий, и внутренности ещЄ сильнее сжимаютс€, разогрева€сь до температур, которых €дро —олнца никогда не достигнет. ¬ таких экстремальных услови€х начинаетс€ синтез кислорода из углерода, а затем, в последующих реакци€х, из кислорода получаютс€ кремний и сера, из кремни€ - железо, а затем у нас по€вл€етс€ проблема.

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


∆елезо - самый стабильный элемент. ќблада€ 26 протонами и 30 нейтронами, оно получает самое высокое отношение св€зывающей энергии на один нуклон, а это значит, что все остальные комбинации менее стабильны. (ѕо некоторым параметрам никель-62 чуть более стабилен, но дл€ простоты мы остановимс€ на железе-56).  онечно, существуют элементы и т€желее железа, но создаютс€ они не синтезом из железа.  огда €дро наполн€етс€ железом, оно начинает сжиматьс€ под воздействием гравитации, а топлива дл€ сгорани€ больше нет. » остаЄтс€ неверо€тно гор€ча€ и плотна€ плазма, котора€ посто€нно разогреваетс€ и уплотн€етс€.

ѕо достижению критического значени€ - сюрприз - начинаетс€ синтез из электронов и протонов, что приводит к по€влению нейтронов, нейтрино и энергии!

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


Ёта реакци€ производит столько энергии, что во взрыве сверхновой уничтожаетс€ весь верхний слой звезды, поскольку синтез электронов и протонов в нейтроны и нейтрино занимает всего несколько секунд.

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


¬нешним сло€м на разлЄт от звезды потребуютс€ недели и мес€цы, а €дро сжимаетс€ до шара из нейтронов под воздействием огромной силы, но не €дерной, а гравитационной.

Ќейтронна€ звезда весит примерно как —олнце, а вс€ эта масса сконцентрирована в объЄме радиусом всего несколько километров. ѕлотность звезды составл€ет 10^19 килограмм на кубометр и это самый плотный трЄхмерный объект из известных во ¬селенной.

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


„тобы нейтрон был стабильным и не распадалс€, св€зывающа€ его энерги€ должна превышать разницу масс нейтрона и протона, пор€дка 1ћэ¬, или 0,1% массы нейтрона. Ќейтроны в €дре довольно просто сдерживать, а те, что на поверхности, будут находитьс€ в наиболее разреженных услови€х. ≈сли масса нейтронной звезды будет равна солнечной, а радиус - 3 км, то св€занный на поверхности нейтрон будет иметь 400 ћэ¬ св€зывающей энергии: достаточно, чтобы не допустить его распад.

ј что, если мы выт€нем кубический сантиметр такой материи из нейтронной звезды? „то мы получим?

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда






  сожалению, гравитационна€ энерги€ св€зи нейтронов на поверхности составит лишь 0,07 э¬ - слишком мало дл€ того, чтобы удержать их от распада!

¬ реальной ¬селенной встречаютс€ аналогичные ситуации: когда нейтронные звЄзды сталкиваютс€ между собой. Ѕольша€ часть материи сливаетс€ и образовывает чЄрную дыру, но пор€дка 3% массы выбрасываетс€ прочь. ¬место образовани€ экзотической материи она быстро распадаетс€ и приводит к по€влению большой части самых т€жЄлых элементов периодической таблицы ћенделеева. ≈сли вас интересовало, откуда на «емле по€вились такие элементы, как золото, вот именно оттуда: от объединени€ нейтронных звЄзд!

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


“ак что, если извлечь небольшую массу нейтронов, она быстро распадЄтс€ на стабильные (или долгоживущие) элементы и изотопы из периодической таблицы, за врем€, не превышающее врем€ жизни нейтрона, а скорее всего, гораздо быстрее.

ј если бы мы захотели отломить кусок достаточный дл€ того, чтобы на его поверхности нейтроны оставались стабильными? ƒл€ этого он должен быть радиусом не менее 200 метров.

ћасса такого куска будет сравнимой с массой —атурна и это лишь нижн€€ граница по массе, необходимой дл€ достижени€ вашей цели. ¬сЄ, что будет иметь меньшую массу, распадЄтс€.

“ак что, даже если бы вы хотели верить, что молот “ора сделан из материи нейтронной звезды...

—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


—ама€ маленька€ нейтронна€ звезда


‘изика этого не позволит. ќн слишком маленький и гравитационна€ энерги€ св€зи будет слишком маленькой, в результате чего он подвергнетс€ быстрому и катастрофическому радиоактивному распаду.

0 не понравилс€
22 понравилс€ пост
 
Ќезарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

 омментарии

 
 

 
 
 
kaa
ƒата:
(31 июл€ 2016 15:51)
#1
÷итата: LK-4D4
—порим, у теб€ нету супермикроскопа, чтобы рассмотреть в нем фотоны? troll

ни у кого нету)) принцип неопределенности не позволит))
 
самый дешевый в мире товар - это ваше мнение обо мне
¬ологодска€ область > ¬ологда [ссылка]
3 / 2
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

»нформаци€

 
 
 
 
 
 
 
 
 

ќставл€ть свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
ѕожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. “акже вы можете войти на сайт, использу€ существующий профиль в социальных сет€х (¬контакте, ќдноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Ќаверх