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筆趣閣 - 玄幻小說 - 走進不科學(xué)在線閱讀 - 第1420節(jié)

第1420節(jié)

    在簡并反應(yīng)中。

    原子核和電子會被分開,原子核緊挨著疊一塊兒,這時候的恒星不叫恒星,叫白矮星。

    白矮星靠的是電子簡并壓對抗引力阻止星體收縮,中子星則是靠中子簡并壓與坍縮壓力進行對抗。

    一旦內(nèi)部簡并中子氣所產(chǎn)生的張力不能抗衡坍縮壓力,星體將進一步坍縮成為黑洞。

    接著徐云頓了頓,繼續(xù)說道:

    “楊先生,根據(jù)我們的元強子模型成果,中子不帶電僅僅表示中子作為一個整體是電中性,并不表示中子的任何一部分都不帶電?!?/br>
    “正如鐵原子也是電中性的,作為一個整體,鐵原子也不帶電,但是這并不排除鐵原子的一部分帶正電另一部分帶負電?!?/br>
    “加之中子存在磁矩,因此中子星理論上同樣存在磁場?!?/br>
    “高速轉(zhuǎn)動的中子星就像是一個高速發(fā)電機的轉(zhuǎn)子在切割磁力線,所以在旋轉(zhuǎn)中的中子星……必然會發(fā)出電磁脈沖信號?!?/br>
    “至于這些信號的周期和磁場強弱……楊先生,您可以現(xiàn)在就結(jié)合我們的元強子算一算,應(yīng)該很簡單的?!?/br>
    楊振寧聞言,不由微微蹙起了眉頭。

    徐云的解釋倒是還算不難理解,但現(xiàn)在要他計算磁場強弱和信號周期……這他就有些不明白了。

    這兩個數(shù)據(jù)有意義嗎?

    不過正如徐云所說,這兩個參數(shù)計算起來不算復(fù)雜,因此楊振寧猶豫片刻,還是提筆計算了起來。

    眾所周知。

    只要你相信廣義相對論在星體方面沒有問題,那么星體的結(jié)構(gòu)便可以由tov方程給出:

    m(r)=∫0r4πr′2p(r′)dr。

    一旦你給了另一個初始條件p(0)以及物態(tài)方程p(p),就可以通過求解上面的微分方程給出整個星體內(nèi)部的密度壓強等等。

    從星體中心向外,在某一個r處,p(r)降到了0,你就可以把這個r解釋成中心密度p(0)的星體半徑。

    雖然這個方程對于極端致密天體的物態(tài)并不是非常的清楚,某種意義上來說甚至屬于待解決的重大物理問題之一,計算出大致區(qū)間還是不難的。

    好比后世有一種根據(jù)腳長反推身高的公式,這公式準(zhǔn)吧還真未必準(zhǔn),但是計算出來的身高區(qū)間多少都還符合【人類】的定義——至少不會給你算出個身高三米的巨人……

    加之徐云他們還在元強子模型中加入了原子核結(jié)合能半經(jīng)驗公式,因此楊振寧很快將大致數(shù)據(jù)推導(dǎo)了出來。

    不過在即將寫下最終得數(shù)的時候,楊振寧的筆尖忽然一頓,整個人輕咦了一聲:

    “唔?”

    只見他再次將算紙拉到了最開始的地方,然后重新的核算了起來。

    十分鐘后。

    楊振寧的眉頭擰得愈發(fā)緊湊了,只見他重新拿起話筒,問道:

    “小徐,根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量推導(dǎo)……在角動量守恒的基礎(chǔ)上,高速旋轉(zhuǎn)的脈沖星周期只有6秒左右?”

    徐云嗯了一聲:

    “沒錯。”

    吧嗒——

    話筒對面清晰的傳來了一道東西落地的聲音,不出意外的話應(yīng)該是楊振寧手中的圓珠筆。

    與此同時。

    話筒對面的楊振寧亦是陷入了長久的沉默。

    見此情形。

    徐云很是理解的嘆了口氣。

    當(dāng)年的奧本海默雖然和沃爾科夫搞出了tov極限,但他們估計的中子星質(zhì)量上限只有太陽的0.7倍左右。

    而實際上根據(jù)后世的觀測結(jié)果顯示,他們所用的狀態(tài)方程對中子星而言并不理想,出入偏差是很大的。

    因為……

    中子星的結(jié)構(gòu)遠遠沒有那么簡單,甚至比徐云向楊振寧介紹的都要復(fù)雜很多倍。

    就像地球外有一層大氣一樣,中子星最外層也有一層很薄的“大氣“。

    它主要是由一些輕核,比如氫核,氦核,碳核組成。

    然后往內(nèi)走就是中子星的外殼層,它們密度橫跨七個數(shù)量級,主要由處于化學(xué)平衡的質(zhì)子,中子和電子(注意到電子開始出現(xiàn),并將提供巨大的費米壓強,這將決定了隨著密度增大中子星成分的變化)組成。

    更確切的說。

    外殼層的頂端還是由原子核和電子組成,不過隨著深度的增加,密度不斷增大,電子費米能也不斷增大,從而更大電荷數(shù)的核也不斷增加。

    從最表面的鐵56核,一直到元素周期表的盡頭——鐵核是核素圖上單位核子束縛能最大的核,但是隨著密度增大,它不足以提供足夠的庫倫能約束電子

    最終,由核對稱能來和電子的費米能競爭。

    再往里面走是中子星的內(nèi)殼層,原子核中過大的中子占比將造成核的不穩(wěn)定。

    它們會相互配對,形成超流相的中子氣來試圖降低能量。

    接下來是中子星的外核了,這是中子星絕大部分的質(zhì)量來源和半徑所覆蓋的區(qū)域,核物理中的對稱能在此決定了其中可能的組分。

    這個殼層的密度達到了核物質(zhì)密度,形成了緊致的均勻中子系統(tǒng)——可能這個才是最符合公眾對于中子星的認知的殼層。

    這時候殼層的組成還多了繆子,因為電子的費米能不斷增大,甚至達到了繆子的靜止質(zhì)量。

    然后就是內(nèi)核,物理界預(yù)期會出現(xiàn)帶有s夸克的超子(和繆子出現(xiàn)的原因類似),這中間有著名的超子疑難的問題。

    除此之外,pi介子和k介子的集體激發(fā)會破壞空間宇稱,還可能出現(xiàn)介子凝聚等等……

    后世關(guān)于高速旋轉(zhuǎn)的中子星……也就是脈沖星還有著所謂的燈塔模型,不過這玩意兒目前似乎也有推導(dǎo)重來的風(fēng)險。

    當(dāng)時徐云還基于脈沖星的某些性質(zhì)寫了個新書開頭,想著下本書發(fā)布來著。

    結(jié)果沒想到一年不到使用的理論就快廢了,只能說現(xiàn)代理論成果的更新速度確實有點兒快……

    總而言之。

    后世對于中子星都了解甚少,更別說如今這個時期的物理學(xué)家了。

    即便是楊振寧這樣的大佬,面對這些概念也顯得有些無力。

    因此徐云在和楊振寧的交談過程中很多話都是收著說的,比如脈沖星的各類參數(shù)。

    后世兔子們的黔省fast天眼已經(jīng)探測到了超過800顆,有時一天幾個,有時幾天一個。(這里推薦一下fast的官網(wǎng))

    目前觀測到最慢的脈沖星周期大概是10秒自轉(zhuǎn)一次,已知最快的脈沖星轉(zhuǎn)速每秒716圈,表面的線速度達到光速的四分之一,編號psrj1748-2446ad。

    在不自爆身份的情況下。

    徐云敢把這個數(shù)字說給楊振寧聽,這位大佬不以為徐云有精神病都算是心態(tài)好的了。

    過了足足有三四分鐘吧。

    楊振寧方才重新拿起電話,對徐云問道:

    “……小徐,就算你說的脈沖星真的存在,那么它和引力波探測又有什么關(guān)系?”

    徐云聞言暗贊了一聲不愧是大佬,在這種情況下都能抓住問題的關(guān)鍵——徐云引出脈沖星的目的,可是為了原初引力波來著。

    如果脈沖星和原初引力波無關(guān),那么它轉(zhuǎn)的再快也沒有意義。

    于是徐云組織了一番語言,繼續(xù)說道:

    “楊先生,您應(yīng)該知道,根據(jù)奧本海默歸納出來的中子星模型,脈沖星會發(fā)射很強的雙極輻射?!?/br>
    “假設(shè)——我是說假設(shè)啊,假設(shè)脈沖星的自轉(zhuǎn)軸和磁軸有一定的偏角,那會發(fā)生什么事?”

    “偏角?”

    楊振寧眨了眨眼,思索著說道:

    “如果自轉(zhuǎn)軸和磁軸有偏角存在,那么當(dāng)脈沖星磁軸掃過地球的時候,我們就會接受到一個脈沖信號?!?/br>
    “而兩次脈沖信號的間隔,就等于自轉(zhuǎn)周期……咦,等等!”

    只見楊振寧的聲音驟然拔高了幾分:

    “小徐,你的意思莫非是……”

    “如果我們能找到自轉(zhuǎn)周期是毫秒級別的脈沖星,就可以根據(jù)自轉(zhuǎn)周期的變化,去探測原初引力波?”

    啪!

    徐云聞言隔空打了個響指,臉上的表情顯得很燦爛:

    “沒錯!”

    早先提及過。

    如果單純依靠科技設(shè)備,想要探測到原初引力波最少都需要架起比柯伊伯帶還大的探測器。

    這對于現(xiàn)如今的人類科技水平而言顯然是不可能的,不過后世的物理學(xué)家卻在宇宙中找到了一個天然的引力波探測器。

    那就是……脈沖星。

    脈沖星除了轉(zhuǎn)速高之外,更重要的是它的磁場強度也很高。

    磁場的衡量單位叫“高斯”,字母表示為gs。

    地球磁場為0.7gs,就足以抵擋太陽風(fēng)的侵襲;

    木星磁場達到14gs,是地球的20倍;

    太陽磁場極區(qū)普遍磁場很低,只有1gs,但太陽磁場活動性很大,兩極噴發(fā)時可達1000gs,日面寧靜區(qū)磁節(jié)點磁場強度也達到上千gs,黑子爆發(fā)磁場可達4000gs。

    這些看起來已經(jīng)很強的磁場,與中子星磁場比起來完全是小兒科了:

    中子星的磁場強度至少在數(shù)千億gs以上,絕大多數(shù)脈沖星表面極區(qū)磁場強度都高于10000億gs,甚至高達20萬億gs。

    超高強度的磁場可以為輻射束提供極強的動力,同時從磁極在各個方向中炸出——這些磁極并不總是與脈沖星的旋轉(zhuǎn)軸對齊,就像地球的南北磁極不與我們星球的旋轉(zhuǎn)軸對齊一樣。

    在這種情況下。

    毫秒脈沖星就像具有穩(wěn)定周期的太空燈塔,當(dāng)它掃過地球的時候,我們就在射電波段探測到一個脈沖。

    我們可以把脈沖到達的時間準(zhǔn)確地記錄下來,這類脈沖到達時間之間的間隔理論上是恒定不變的,但實際上這些間隔會有極其細微的變化。

    導(dǎo)致這些變化有很多因素,已知的就有地球的運動,太陽系天體導(dǎo)致的引力紅移,星際介質(zhì)的變化等等。