宇宙中存在著許多的奧秘,人類現在的科技就連帶人離開太陽系都做不到,更別提探索廣袤無垠的宇宙了。出於對宇宙的好奇,科學家發明了射電望遠鏡,讓人類的眼睛看得更遠。於是我們發現了黑洞、中子星、白矮星等天體。
知道這些天體的存在後,人們又開始了新一輪的探討:中子星的內部有什麼物質?是如何形成的?今天我們就來聊聊中子星的內部的“奇異物質”!
引力從中作梗
說起“奇異物質”就需要知道中子星是怎麼構成的,宇宙中存在四種基本相互作用力:強相互作用、弱相互作用(主要在粒子之間體現)、引力、電磁力。在體積、距離一定的情況下,質量越大引力也就越大。
在宇宙中,引力會把星際雲中的物質聚集起來形成恆星。在恆星內部,引力也在起作用,它能平衡恆星內部由於核聚變反應導致的輻射壓,讓恆星不會因為核反應而爆裂開來。同樣的,也是由於引力,恆星內部的物質被擠壓在了一起,在恆星的生命週期走到盡頭後,就會出現核心坍縮。
而恆星的核心坍縮,其實就是核聚變燃料耗盡,原先平衡的恆星內部開始走向另一種平衡。在引力的作用下,恆星核心中的中子需要和其它中子共用一片空間。為了爭奪空間,中子之間就會相互對抗,此時就會出現一個奇妙的對抗局面:
原子核內的中子之間的互斥力會與引力對抗,結局只有兩種。中止間的互斥力贏了就能防止進一步坍縮,成為中子星。而引力獲勝的話,核心就會繼續坍縮,最終成為黑洞。說完中子星形成的過程,接下來再說說奇異物質形成的過程!
奇異物質
發生地點還是在中子星內部,不過這裡討論的是最基本的物質——夸克。夸克一共有六種:比較穩定的是上、下(夸克),而頂、底、粲、奇異(夸克)它們都無法單獨穩定存在!
其中比較重的夸克相當不穩定,無法單獨存在,出現之後會透過“粒子衰變”迅速從高能量態變成低質量態,也就是成為更穩定的夸克(變成上夸克或者下夸克)。
上夸克或者下夸克兩種夸克則是相對比較穩定的狀態,一般不會發生改變,除非高能粒子碰撞才會出現一瞬間。不過上夸克和下夸克也無法單獨存在,是相互依存的關係,中子和質子就是由它們構成的。
在從總體看中子星的核心,雖然中子間的互斥力大於引力,但是引力的作用仍然存在,在龐大的引力作用下,原子核會瓦解成夸克。當上夸克、下夸克和奇夸克被引力攪在一起時,就會形成一種流體——奇異物質。
關於奇異物質的定義有兩種:首先,在臨界壓力下,原子核內的中子和質子被擠壓,超過了臨界密度,就會分解成為奇異物質,這是廣義的說法。
狹義上來說,奇異物質是比原子核更穩定的基態物質,而原子核是一種亞穩定狀態。原子核最終會變成更穩定的奇異物質,不過這個時間太過久遠,人類很難觀察到。而中子星龐大的引力,就是這個過程的加速器。
按照奇異物質假說,宇宙中應該存在一種名為夸克星的天體,是純粹由奇異物質組成的天體。奇異物質和奇異星的特點是:特別的穩定,並且無堅不摧。同時,奇異物質也會表現出一種特殊的性質——傳染性:和它接觸的正常物質,都會加速衰變,成為新的奇異物質。
當然了大家也用太過擔心,上面所說的與奇異物質接觸會衰變成奇異物質,前提是在奇異物質存在的環境下進行的轉變。比如一顆行星被中子星吞噬,行星的物質被吸引到中子星核心裡(奇異物質所在出)。此時,正常物質面對臨界壓力,一旦接觸奇異物質,就會快速轉變。
總體來說,外面瘋傳的“奇異物質接觸天體,就會被同化成奇異物質”的說法,是有待商榷的。畢竟誰也沒有見到過奇異物質,也無法斷定奇異物質是否真的有如此強大的“傳染力”。就目前的假說推測來看,奇異物質仍然是一種具有“毀滅性質”的東西,最好不要去觸碰。
總結
奇異物質假說都是科學家為了解釋宇宙中的一些問題,而提出的假設,以人類目前的科技,還達不到證實其存在的能力,當希望是要有的,我們還是有機會探查中子星內部的!
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