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1立方厘米重10億噸,挖一勺中子星帶回地球,結果會怎么樣?

 魅力科學君 2024-08-17 發(fā)布于四川

挖一勺中子星帶回地球?從實際情況來看,這種事情我們人類可辦不到。一方面來講,中子星距離我們太遠了,已知距離我們最近的中子星,是位于南冕座的“RX J1856.5-3754”,它與地球的距離大約有400光年,而以我們人類的科技水平,即使是1光年,都屬于是可望而不可即的距離。

另一方面來講,中子星的密度實在是太高了,已知的觀測數(shù)據表明,中子星的質量比太陽還要大(通常在1.35倍至2.1倍之間),但它們的半徑卻只有10至20公里,以至于中子星上的物質,1立方厘米就可重達10億噸。

中子星物質的密度之所以如此之高,其實是因為它們處于“中子簡并態(tài)”,這種狀態(tài)簡單來講就是,大量的中子緊緊地被擠壓在一起,彼此之間不留縫隙。

顯而易見的是,這種狀態(tài)是需要極為強大的力量來維持的,在中子星上,這種力量就是中子星自身的重力。

中子星的重力有多大呢?這樣說吧,假設一個體重70千克的人站在一顆質量為太陽1.5倍、半徑15公里的中子星表面,那他所承受的重力,就大概相當于他在地球上的時候,有925座胡夫金字塔壓在他身上。

所以想要挖一勺中子星,并將其完好無損地帶回地球,首先就需要克服中子星的強大重力,然后還需要用某種力場維持其“中子簡并態(tài)”,對于我們人類來講,這同樣是無法做到的事情。

當然了,在我們的想象中,這些困難都是可以克服的,現(xiàn)在我們就來假設一下,如果我們真的挖了一勺中子星并將其帶回了地球,結果會怎么樣。

正如前文所言,將中子星物質完好無損地帶回地球,需要用高科技手段對其進行維持,所以如果我們沒有解除這些技術手段,那這勺中子星在帶回地球后,也不會出現(xiàn)什么變化,但假如我們解除了這些技術手段,將其直接放置在地球表面的自然環(huán)境之中,那情況就會變得很糟糕。

或許你會認為,以中子星物質的超高密度,地球上沒有任何自然物質能夠對其進行支撐,因此這勺中子星物質就會直接墜入地心,但從理論上來講,這樣的事情并不會發(fā)生。

因為與中子星的重力相比,地球的重力小得根本不值一提,所以在地球表面的自然環(huán)境之中,這勺中子星物質就會急劇膨脹,一直到脫離“中子簡并態(tài)”,從而形成一片巨大的“中子云”,這一過程極為迅速,且會釋放出大量的動能,完全稱得上是一場猛烈的爆炸。

然而與接下來發(fā)生的事情相比,這場爆炸根本就不算什么。

在脫離了“中子簡并態(tài)”之后,這勺中子星物質就轉變成了大量的自由中子,然而自由中子并不會穩(wěn)定地存在,它們自發(fā)地會發(fā)生β衰變,其半衰期只有大約10分鐘,在此過程中,自由中子會釋放出一個電子和一個反電子中微子,其自身則會衰變成質子。

已知的測量數(shù)據表明,中子質量約為1.6745 x 10^-27千克,質子質量約為1.6726 x 10^-27千克,電子質量約為9.10956 x 10^-31千克,盡管反電子中微子的質量目前還不清楚,但可以肯定的是,其質量非常非常小,遠遠低于電子。

據此可知,自由中子的β衰變,會出現(xiàn)大約0.15%的質量損失,而這也就意味著,這其實是一個放能的過程,因為愛因斯坦告訴我們,這些損失的質量其實是以能量的形式被釋放了出來。

為方便計算,我們不妨假設這勺中子星物質的體積為10立方厘米,按1立方厘米重10億噸的密度,其質量就為100億噸,所以簡單計算一下可知,如果100億噸的自由中子全部發(fā)生了β衰變,就會損失大約150萬噸的質量,不過考慮到在其衰變過程中,會有大量的自由中子與質子和電子結合成氘、氦等中性原子,這里我們可以粗略將其損失的質量減半,也就是75萬噸。

根據質能方程“E = mc^2”,我們就可計算出,這勺中子星物質的衰變,將會釋放出大約6.75 x 10^25焦耳的能量。

作為對比,6600萬年前在地球上造成第五次生物大滅絕的小行星,其撞擊地球時釋放出的能量約為3.4 x 10^23焦耳,也就是說,這勺中子星物質所釋放出的能量,大概是那顆小行星200倍。

據此我們不難想象出,如此巨大的能量釋放將會在地球上造成什么樣的后果。當然了,這樣的事情只存在于我們的想象之中,所以大家看看就成,不必為此擔心,畢竟就算我們想挖一勺中子星帶回地球,也沒有那個能力。

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