而后 , 人们发现比青铜还要硬的物质——钢铁 。 战场上 , 钢铁的刀剑劈断了青铜剑 , 宣告新一任王者的到来 。 自此 , 人们认为 , 钢铁几乎是人类为自己寻找的最硬的材料 。 但很快人们才发现 , 非金属材料的潜力超乎想象 。
目前地球上已知的最硬的物质是碳炔 , 这是一种碳原子以三价键的形式组成的碳链 , 其本质上是碳 , 但是因为内部的结构 , 造就了其超高的硬度 。 碳炔的硬度大约是钢铁的上百倍 。 碳给人的印象并不是坚硬的物质 , 相反它很柔软 , 还能燃烧取暖 。 但是不论是金刚石 , 还是后来的碳炔 , 都成为了地球上硬度数一数二的物质 。
这是因为碳的“可塑性”非常高 , 能够形成各种化学键 , 这也是它能够成为我们生命的基础 。 我们自称碳基生命 , 就是我们的有机物是以碳原子为主链条 , 氢氧氮为添加物进行的组合 。
也就是说 , 地球上最硬的物质 , 是碳原子组成的 。 那么中子星上面的物质 , 主要成分是什么呢?
中子中子星顾名思义 , 主要由中子组成的星球 。 我们都知道原子由原子核与外围电子组成 , 而原子核又是质子和中子组成 。 中子是不带电且质量比起质子小很多的粒子 , 它第一次被发现是在著名的卢瑟福用原子轰击金箔的实验 。
原本在一个原子里 , 质子、电子还有中子互相不会干涉 , 它们维持着这个原子的一切运动 。 但是 , 在中子星形成过程中 , 发生超新星爆炸 , 导致原子的质子和电子通通被甩出来 。 因为质子带正电而电子带负电 , 它们在宇宙中互相结合 , 这个结合的产物便是中子 。 再加上之前母恒星破裂的原子核里残留的中子 , 它们一起组成了中子星 。
中子是组成原子的三大粒子之一 , 它不带电 , 但是特别容易进入原子核 。 如果用它轰击原子核 , 会引出核子反应 , 释放出巨大的能量 , 这便是人类研发的中子弹 。 四个中子会组成一个粒子 , 被称为“四中子” , 又称“零号元素” 。 这种粒子不带电 , 与其他中子互为同位素 。 但是 , 目前这个“四中子”没有明确的理论证明 , 它的出现很像是一种偶然 。
因为中子不带电 , 要它们结合起来 , 简直是天方夜谭 , 它们不会互相吸引 , 也不会相互排斥 , 就这样保持独立互不干涉 。 所以 , 四个中子组合成粒子 , 这几乎是不可能的 。 但是科学家们却认为 , 也许当年出现“四中子”是巧合 , 可如果是在情况非常复杂的太空 , 比如中子星上面 , 是有可能存在的 。 因为超新星大爆炸之后 , 原子的结构已经彻底被改变 , 我们不能用平常的原子理论去看待中子星上的情况 。
那么中子星上 , 会以怎样的形式构成密度极大的中子星呢?
核意面核意面听起来很好吃 , 然而实际上它是一道“硬菜” , 其硬度是钢铁的100亿倍 , 这世上没有谁能咬得动这道意面 。
中子星是宇宙中引力仅次于黑洞的存在 , 因此光可以从中子星四周逃逸 , 但是逃逸路线会发生弯曲 。 因此 , 我们是不可能登陆中子星的 , 巨大的引力会引发上面的一切有质量的物质发生坍塌 。 因此科学家们只能通过电脑模拟 , 得出一个模拟的中子星内部结构 。 计算机将模拟的中子星组成呈现在大家面前 , 大家都惊呆了!
由于中子星的引力巨大 , 因此越往中子星的内部走 , 它的结构就越像一个意大利面团 。 超新星爆炸的巨大压力 , 让中子和质子们聚集在一起 , 形成了类似球形的核 , 中子和质子是原子核的组成部分 , 因此又称核意面 。
这些“意大利面”们组成了密度极大的中子星 , 也自然而然成为了全宇宙硬度最高的物质 。 这便是中子星呈现给全宇宙的一道极致硬核的菜肴!可这份“硬菜”有什么作用呢?仅仅用来“填饱”中子星的肚子吗?当然不是 , 有一部分中子星会发出脉冲波 , 被称为脉冲星 。 并不是每一颗中子星都是脉冲星 , 只有旋转周期很短的中子星才能产生脉冲 。 而决定这个周期的 , 就是这些“意大利面” 。
球形面团并非核意面的唯一结构 , 越靠内部压缩越强 , 质子没有足够的电斥力来维持球形 , 类球形核结构又被压成长长的条状的意大利面 。 压缩继续升级 , 原子核会变成薄片状的意大利面 。
天文学家们发现 , 脉冲星是因为中子星释放能量导致的 , 本质上脉冲星的旋转速度会比一般的中子星慢很多 。 然而经过研究发现 , 目前已知的脉冲星中 , 旋转周期就没有超过12秒的 。 这是因为 , 脉冲星的分布都不会很均匀 , 导致残留的电子和质子们在旋转过程中产生磁场 。
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