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中子星密度一億噸以上,人類最先進(jìn)設(shè)備能到多少?比中子星還強(qiáng)

星辰大海路上的種花家
種花家的征途在于星辰大海,偶將上下求索.........
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最容易壓縮的物質(zhì)應(yīng)該是氣體,比如水肺潛水中壓縮氣體瓶就是儲(chǔ)存高壓空氣的,氧氣瓶里的氧氣是壓縮的,但乙炔瓶中的乙炔是溶解在丙酮中的,還有液化石油氣這些已經(jīng)不能算壓縮了!但無論那種,都可以高壓方式儲(chǔ)存,那么液體也固體也能高度壓縮方式存在嗎?

分子間的距離與壓縮空氣或自氣體能被壓縮是因?yàn)闅怏w分子的間距很大,比如標(biāo)準(zhǔn)溫度下的氧氣分子平均距離為3納米,而一個(gè)氧分子的大小約為0.3納米,因此從理論上來看,氧氣可以被壓縮一千倍,但實(shí)際上常規(guī)氧氣瓶的壓力上限為15Mp(兆帕)換算為大氣壓就是147個(gè)大氣壓,也就是被壓縮了147倍,民用氧氣壓縮儲(chǔ)存,這已經(jīng)是極限了!

液體比如水分子之間的間距就已經(jīng)極小了,而且水有一種奇特的性質(zhì),它在高溫和低溫時(shí)都會(huì)膨脹,這使得它在地球上適合生命存在,因?yàn)樗Y(jié)的冰如果比水密度大,那估計(jì)就完蛋了,冰將會(huì)沉到海底,慢慢整個(gè)海洋都會(huì)結(jié)成冰!而冰浮在水面上,阻止了水進(jìn)一步結(jié)冰,水下生命得以保存。

但水就很難壓縮了,那一點(diǎn)點(diǎn)間隙,理論上在100MPa的壓力下,水的體積可以被壓縮約4%,馬里亞納海溝最深處斐查茲海淵底部的水壓差不多就是這個(gè)壓力,所以那里的水真的會(huì)被壓縮了!正因?yàn)檫@種特性才可以做成水壓機(jī),和油壓機(jī)中的介質(zhì)油脂具有同樣的效果,它們都是屬于分子間隙極小的液體。

水壓機(jī)的結(jié)構(gòu)

當(dāng)然固體比液體更甚,所以在人類的這點(diǎn)微末道行下,液體和估計(jì)都不可能被大幅壓縮,即使我們常見的鍛打,也僅僅是消除應(yīng)力,晶粒細(xì)化和消除缺陷而已!

如果才能做到壓縮固體現(xiàn)代科技已經(jīng)能做到將黑不溜秋的碳加工成金剛石,也就是俗稱的鉆石,碳的密度1.8g/立方厘米,而金剛石的密度則是3.52g/立方厘米,幾乎就提高了一倍,當(dāng)然這也是人類能夠達(dá)到的極限了,再高就只能實(shí)驗(yàn)室里達(dá)到了,比如爆炸瞬間的高溫高壓,以及激光沖擊在物質(zhì)表面是局部產(chǎn)生的高壓,當(dāng)然這些都無法和氫彈爆炸時(shí)內(nèi)核的壓力對(duì)比!

而在地球內(nèi)核因?yàn)楹窈竦牡貧?,達(dá)到了400萬個(gè)大氣壓,這里的物質(zhì)能像流體一樣流動(dòng),也比鋼鐵還要堅(jiān)硬!鐵鎳質(zhì)的內(nèi)核密度達(dá)到了10.7克/立方厘米,但其實(shí)鐵的密度是7.87克/立方厘米,也就高了1/3而已,所以固體壓縮是極其困難的!

還能再繼續(xù)壓縮嗎?

理論上當(dāng)然是可以,壓縮在突破了電磁力所能支撐的極限后,就到了電子簡(jiǎn)并力的量子力學(xué)世界,原子核外部的電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí),由于費(fèi)米子的泡利不相容原理,所以它們無法聚集在一起,因此當(dāng)繼續(xù)被壓縮時(shí),電子簡(jiǎn)并力就會(huì)對(duì)抗比進(jìn)一步壓縮,這就是恒星內(nèi)核的白矮星物質(zhì)!

行星狀星云的中心就是一顆白矮星

它們的壓力來自于引力坍縮,太陽的未來就是一顆白矮星!

繼續(xù)壓縮將成為中子星物質(zhì)

突破了電子簡(jiǎn)并力極限,那么電子進(jìn)入原子核,質(zhì)子與電子結(jié)合形成中子,但中子也是費(fèi)米子,無法取得同一基態(tài),成為以中子簡(jiǎn)并力支撐的中子星物質(zhì)。

中子星物質(zhì)繼續(xù)壓縮可能成為夸克星物質(zhì),最后可能成為黑洞!

有朋友經(jīng)常喜歡問一小塊中子星物質(zhì)到地球上后會(huì)怎么變化,其實(shí)中子星物質(zhì)就是原子核的密度,據(jù)說原子核和原子大小的差異就相當(dāng)于乒乓球和體育館的差距一樣,你可以想象這個(gè)密度會(huì)增加多少倍!

中子星結(jié)構(gòu)

但它不會(huì)解壓縮,因?yàn)榇藭r(shí)的中子星物質(zhì)全部都是中子構(gòu)成的物質(zhì),0號(hào)元素!脫離中子星后會(huì)變成自由中子,會(huì)在大約十分鐘內(nèi)衰變成質(zhì)子,并且釋放出0.782343MeV的能量,中子的質(zhì)量大約為中子的質(zhì)量是939.56MeV,虧損大約0.8‰左右的質(zhì)量,各位可以計(jì)算下了,一塊一立方厘米的中子星物質(zhì)大約有上億噸,這0.8‰虧損的質(zhì)量也是數(shù)萬噸,一克質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化為能量就是廣島原子彈的能量!

各位可以大概估算下,一小塊中子星物質(zhì)在地球上后,它所釋放出來的能量到底有多大,可能以原子彈當(dāng)量都不太好計(jì)算了!

人類能達(dá)到的極限壓縮是多少呢?人類能達(dá)到中子星內(nèi)部的條件嗎?可能不止!

人類能產(chǎn)生的最大壓力是在加速器內(nèi)部,大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)部撞擊時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng),大約能達(dá)到宇宙大爆炸10^-12S時(shí)發(fā)生的事情,這個(gè)條件比中子星內(nèi)部的條件強(qiáng)不知道多少倍,僅次于黑洞!不過很可惜這些都無法用來壓縮宏觀物質(zhì),僅僅只能用來微觀甚至量子世界的科學(xué)研究。

評(píng)論
從零開始,從現(xiàn)在開始
進(jìn)士級(jí)
已學(xué)
2024-08-01