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如果挖出一勺中子星物質放在地上會發生什麽?讓人簡直受不了

2024-03-05科學

已知的中子星中,離我們最近的一顆是位於南冕座的「RXJ1856.5-3754」,它距離我們約400光年,顯然,如果我們想要跨越這麽遠的距離,我們根本做不到,更不用說挖掘中子星了。

當然,在我們的想象中,這些都不是問題。讓我們來談談如果你挖出一勺中子星物質並將其放在地球上會發生什麽。

首先我們需要計算出這一勺中子星材料有多少質素。作為已知宇宙中黑洞之後密度最大的物體,中子星的密度可以說高得離譜。據科學家計算,中子星的質素通常在太陽質素的1.35至2.1倍之間,半徑只有10至20公裏,密度從每立方厘米8×1013克到2倍不等。。10-15克每立方厘米。

為了方便討論,我們可以取中子星物質的密度為1014克每立方厘米,然後取其體積為10立方厘米,那麽這一湯匙中子星物質的質素為1015立方克,即1萬億公斤。

顯然,如果把這一勺體積只有10立方厘米、質素達1萬億公斤的中子星物質放在地球上,它所產生的壓力是任何物質都無法承受的。那麽,這些中子星物質會不會發出「嗖」的一聲直接落入地心呢?答案是否定的。

中子星極高的物質密度,實際上維持了中子星上的極端重力環境。中子星的表面重力甚至會壓碎原子。與此相比,地球表面的重力根本不值一提。因此,在地球上,這一勺中子星物質會因為掙脫其束縛而迅速膨脹,引起地球表面大爆炸,但這只是「開胃菜」。

經過快速膨脹,這一勺中子星物質變成了大量的自由中子,而自由中子是不穩定的。它們會衰變,半衰期只有約611秒。這意味著611秒後,這些中子的一半將衰變,再過611秒後,剩余中子的一半將衰變,依此類推,直到沒有變化。

中子衰變方式是β衰變。在此過程中,中子將轉變為質子,同時釋放出電子和反電子微中子。

已知中子和質子的質素分別為1.6745乘以10的負27千克次方和1.6726乘以10的負27千克次方。電子的質素僅為9.10956乘以10的負31千克次方,而反電子微中子的質素遠小於電子的質素,可以忽略不計。簡單計算表明,中子衰變後,其質素會損失約0.15%。

也就是說,1萬億公斤中子完全衰變後,會損失大約15億公斤質素。然而,這些中子不會完全衰變,因為在衰變過程中自由中子將與質子相互作用。與電子結合形成大量氘、氦等中性原子,為了計算方便,我們可以將這裏損失的質素減半,即7.5億公斤。

那麽所有這些失去的質素都去哪兒了呢?愛因斯坦告訴我們,它們會以能量的形式釋放出來。根據愛因斯坦提出的質能方程式「E=mc^2」,可以計算出7.5億公斤對應的能量約為6.75乘以10的25焦耳次方。什麽是概念?

我們知道,大約6600萬年前,一顆巨大的小行星撞擊地球,隨後引發了地球的「白堊紀-古近紀大滅絕」,並引發了地球上的一代「大師」——正是在這次事件中,恐龍不幸地結束了地球歷史舞台。

據科學家估計,這顆小行星撞擊地球時釋放的能量約為10焦耳的23次方的3.4倍。換句話說,這一勺中子星物質釋放的能量大約是200顆此類小行星撞擊地球釋放的總能量。

看來,如果挖出一勺中子星物質放到地球上,後果將是可怕到讓人根本無法承受的。當然,這樣的事情只能存在於我們的想象中,但在現實世界中,即使你想去中子星,也是不可能的,所以只是看看,但要認真對待。