「载人飞船」核意面: 宇宙中最强的物质


「载人飞船」核意面: 宇宙中最强的物质
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宇宙中充满了各种神秘的天体和物质 , 所以未解的谜团、新的发现、新的理论层出不穷 。 在关于宇宙事物的清单上 , 一种外国食物的名字“意大利面”赫然在列 , 准确地说 , 宇宙中有一种名为“核意面”的物质 , 意思是该物质的形状像意大利面一样 。 除了名字十分特别以外 , 它还是宇宙中最强的物质之一 , 想要破坏它 , 你需要使出粉碎钢铁所需力量的100亿倍 。
下面 , 就让我们一起来认识一下这个神奇的物质吧 。
物如其名的核意面
想了解核意面 , 我们还是要从中子星说起 。 晚年的恒星在引力的作用下 , 内核不断坍缩 , 发生超新星爆发 , 留下黑洞或中子星 。 中子星的半径通常约为10千米 , 质量在太阳质量的1.4倍到2.16倍之间 。 可想而知 , 中子星的内部会是多么致密 , 一块方糖体积的(1立方厘米)中子星大约和珠穆朗玛峰一样重(10亿吨) 。
顾名思义 , 中子星主要由中子构成 , 还有部分电子和质子 。 中子星的结构与地球十分类似 , 它们也有固体外壳 , 越向内、压力越大 。 在外壳中 , 压力使中子和质子结合成原子核 。 那么中子星内部会是什么样的呢?由于天文学家无法在实验中创造出如此巨大的压力 , 以观察高压下中子和质子的情况 , 他们只好使用计算机模拟中子星的内部 。 模拟结果让科学家大吃一惊:该物质随着压力的增加 , 其形状像各种各样的意大利面一样 。 不过这只是计算机模拟的结果 。
根据该“理论” , 在外壳之下 , 巨大的压力使中子和质子聚集在一起 , 形成了类似于球形意大利面的核;而随着压缩继续加强 , 质子没有足够的电斥力来维持球形 , 所以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 。
观测结果与理论相联系
那么这种神奇的物质有什么用呢?
首先 , 它可以解释为什么脉冲星(中子星的一种 , 会发射成对的电磁波)旋转周期很短的问题 。 在脉冲星发射电磁波的过程中 , 由于释放大量能量 , 脉冲星的速度必然会减慢 , 所以天文学家应该可以发现速度较慢 , 即旋转周期较长的脉冲星 。 然而天文学们观察了大量脉冲星 , 但是没有一颗脉冲星的旋转周期超过12秒 。
科学家认为 , 脉冲星产生电磁波的原因是由于其内部电子和质子分布不均 , 高速旋转的质子和电子会产生强大的磁场 , 这样就会在两极地区发射强大的电磁波 。 并且磁场还会导致脉冲星内部的电子和质子分布更加不均匀 , 进一步强化磁场 , 导致脉冲星散发的能量增强 , 散发的能量大 , 速度就会减慢 , 从而使脉冲星旋转周期变长 。
但如果脉冲星内部存在核意面形式的物质 , 这种物质会阻止磁场的增强 , 使脉冲星速率无法减慢 。 最终 , 由于核意面的限制 , 磁场会逐渐稳定下来 , 这使得脉冲星停留在一个旋转速度(或旋转周期) 。
其次 , 如果中子星内部的确存在核意面 , 那么它将使中子星的表面存在不规则的形状 , 表面凸起为“山” , 尽管这些小山可能只有几厘米高 , 但这些不规则的小山还是会造成引力波的不正常 。 举例来说 , 宇宙就相当于蹦床表面 , 而中子星就相当于一个陷在蹦床表面的铅球 。 如果铅球的形状规则 , 那么就算它一直在旋转 , 也不会引起什么涟漪;但如果铅球表面十分不规则 , 那么随着它的高速旋转 , 它就会对周围产生影响 。
【「载人飞船」核意面: 宇宙中最强的物质】当然 , 我们没法真的进入中子星的内部一探究竟 , 核意面只是科学家们依据计算机模拟提出的理论结果 。 虽然“小山”引起的引力波的异样可能太微弱 , 我们目前还很难观测到 , 不过 , 既然核意面预言了引力波的异样一直都存在 , 如果我们发现了由单一中子星造成的引力波的异样 , 也能反过来印证核意面的存在 。