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如果把1立方厘米的中子星物质放到地球上会怎样?

中子星是宇宙中一种十分极端的天体,其物质状态与众不同。倘若在中子星上挖出1立方厘米的物质,然后将其置于地球上,这会有怎样的结果?

中子星的来源

中子星是宇宙中密度最大的天体之一,它们之所以拥有极高的密度,与它们的形成方式有关。中子星的前身是恒星,只不过这种恒星要比太阳重得多,它们的质量为8至20倍太阳质量。这种恒星在消耗完核聚变燃料之后,由于辐射压不足,它们的核心会剧烈坍缩,导致外层物质向外猛烈爆发,从而产生超新星。

在核心发生引力坍缩的过程中,原子的电子壳层无法抵挡重力,将会被压碎,形成高密度的电子简并物质。不过,电子简并压力仍然无法抵挡重力,引力会进一步把电子压缩到原子核中。原子核是由带正电的质子和电中性的中子组成,进入原子核中的电子就会与质子相结合,形成中子。由于中子简并压力足够强大,能够抵挡重力,不会继续发生引力坍缩,结果就产生了主要由中子构成的中子星。

中子星的密度

在中子星中,原子核紧密排列,只是原子核中基本上都是中子。中子星非常致密,其密度与原子核相当,达到了5×10^17千克/立方米,这相当于太阳平均密度的350万亿倍。

经过超新星爆发之后,前身恒星大量的物质都被抛射到太空中,残留核心所形成的中子星质量一般为太阳质量的1.4至3倍。但由于强烈的引力坍缩作用,中子星的半径仅为10至20公里,而太阳的半径将近70万公里。

把中子星物质放到地球上

如果在中子星上取出1立方厘米的中子简并物质,那么,它的质量将会高达5000亿公斤,即5亿吨。倘若把这块物质放到地球上,将会出现怎样的现象呢?地球会被破坏吗?

中子简并物质只有在巨大引力下才能存在,而当把它们置于地球上时,由于没有引力束缚,中子简并物质将不复存在,它们会变成自由中子。这种粒子是非常不稳定的,它们会发生β衰变:

结果会产生质子、电子以及反中微子。自由中子的半衰期只有10.2分钟,平均寿命只有14.7分钟。β衰变所产生的粒子可能会与自由中子相结合,产生氢气或者其他普通物质,地球本身并不会遭到中子简并物质的破坏。

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