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一小块中子星物质在地球上会怎样?会衰变出黄金,还是会爆炸?

 星辰大海种花家 2019-11-29

中子星物质密度大得难以想象,因此当中子星物质出现在地球上时,第一反应肯定是往地心掉,毕竟没有任何一片大地都能抵挡得住如此高压强,因此它可能会像一把烧红的餐刀切黄油一样掉入地心!那么它是否会穿透地球呢?这需要做个简单的分析。

一立方厘米中子星物质会穿透地球吗?

一立方厘米中子星物质有多重?大约在8^14~10^15克之间,即使按最小的值计,那么大约是8亿吨,放在地面上产生的压强大约是78400000000000000帕,约合:78400000000兆帕,大约是大气压的773747841105.35倍,难以想象这条件下,地面上有任何物质能挡得住这个压强。

这也是一个超级质量的质心,我们来计算下,在它1M以外的一个100千克的人会受到多大的引力!

将万有引力常数以及将一立方厘米中子星物质质量与100千克的人,以及相距一米数据代入公式,计算得两者引力高达5336N,约合544.5千克力,约合0.5吨左右!相信没有一个人能抗拒如此热情的邀请,包括这个球体周围所有的物质。因此当它在地球上某处出现时,它的周围的物质都会朝它聚拢过来,形成一个滚雪球般大小的物体!

从理论上看,这个下小立方体会增大,对地面的压强会减小,但这个小球仍然可能穿透地面包裹掉向地心,因为向这个小立方体聚拢过来的任何物质也挡不住它超强的压强,所以它仍然会想地心掉落。

但它无法穿透地球,因为最大的极限也就只能掉落地心,这个位置是引力势能最低的位置,中子星物质如果不变的话它会一直呆在那里,当然它也不会对地球造成任何影响,毕竟8亿吨物质对于地球如此庞大的质量来说,其实也没什么。

一立方厘米中子星物质会开始“解压缩”吗?

很多朋友认为中子星物质是被引力高度压缩的物质,那么在撤除引力之后会这些物质会反弹,理论上是这样吗?我们继续分析:

首先我们来来简单了解下中子星物质是如何形成的

组成物质的分子间距有间隙,而这些间隙是可以被压缩所填补的,比如压缩空气,这种状态下是可以恢复的,如果撤除压力,气体就恢复到初始状态。

接下来物质对抗压缩的是原子之间的电磁斥力,这就是液体和固体很难被压缩的原因,但仍然可以压缩一点点,比如在马里亚纳海沟底部的水比海平面体积大约要小4‰左右,但到水面上也是可以恢复的。

再往下就是泡利不相容的电子简并力对抗的世界了,电子被强大的引力压缩到了原子核附近,但费米子不能处在同一个状态,因此量子力学下的不相容提供了最后的支撑,在这个状态就是白矮星物质,理论上如果引力消失,那么白矮星物质是可以恢复的,因为电子会回到原来该有的轨道。

而中子星是在强大的引力作用下,核外电子不相容的简并力被引力突破压入了原子核,和质子中和成了中子,我们可确信的是稳定的中子几乎就是不会发生改变的。

因此各位不要奢望这些中子星物质到了地球上突然会膨胀成普通物质,这是不会发生的。

一立方厘米中子星物质命运会如何?

上文说明了中子在稳定状态下并不会发生改变,但这指的是在中子星上的条件下,当它突然来到地球上,那么就破坏了这个条件,这一立方厘米的物质中的中子都变成了自由中子,这将会发生一个有趣的过程,因为自由中子会在弱作用衰变为质子,放出一个电子和一个反中微子,当然质量也会发生改变。

质子质量1.6726231×10^-27千克

中子质量1.6749286×10^-27千克

当中子衰变成质子时质量亏损约有1.378‰,看起来这个质量差异极小,但当这个质量变成8亿吨时将会变成一个非常恐怖的数字。

质量亏损大约有:1102699107.7667千克

大约是110万吨,太阳上每秒产生的能量约为450万吨左右,这个中子星物质衰变的质量亏损产生的能量大约为太阳一秒钟发出能量1/4!

当然还有一个有趣的过程是中子衰变时的有趣过程,因为中子衰变会产生质子,中子无法构成元素但质子可以,中子衰变后的质子与中子构成了稳定原子核,捕获电子后就会变成元素,在这个过程中,衰变会产生哪些元素我们并不能肯定,但重元素的概率是极高的,和中子星合并一样金元素占了很大的比例,这一立方厘米中子星物质衰变也许能衰变出几百万吨黄金。

但我们无福消受,因为随后产生的大爆炸将会直接毁灭地球,当然地球还会继续存在,但人类却已经不在了,有再多黄金又有何用呢?

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