質子內部「壓力大」 比中子星大10倍

2021-01-12 新華網客戶端

  新華社華盛頓5月16日電(記者 周舟)美國一個研究團隊首次測量了質子內部的壓力強度及分布,發現質子內部「壓力很大」,比中子星核心的壓力還大10倍。

  16日發表於英國《自然》雜誌的研究說,構成質子的夸克承受了10的35次方帕斯卡的壓力,而一個標準大氣壓約為10的5次方帕斯卡。與過去常作為「壓力大」的代表中子星相比,質子內部的壓力也要比中子星核心大出10倍。

  論文作者、美能源部託馬斯·傑弗遜國家加速器實驗室核物理學家沃爾克·伯克特說,質子內部壓力的分布由一種叫強力的基本作用力支配。強力將三個夸克「捆綁」為一個質子,夸克是目前認為的構成物質的基本單元。

  伯克特說,他們的工作揭示了強力在質子內部的強度和分布,為未來核物理和粒子物理研究開闢了全新的方向。

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  • 比中子星內部壓力還大,質子核心內部壓力更高
    IT之家2月23日消息 日前,麻省理工學院的物理學家首次計算出質子內部壓力的分布,研究發現,質子的核心產生的壓力比中子星內部壓力還要大,我們一直認為中子星是整個宇宙中已知密度最大的天體。
  • 中子星的密度為什麼這麼大?
    我們要想知道的是,質子和中子,其實都是夸克構成的。而組成中子的夸克質量之後要比組成質子的夸克的質量之和略大一點,這就導致中子的質量要比質子的質量大一點。根據愛因斯坦的狹義相對論中的質能等價,質量和能量其實是一樣東西的兩個面,所以多少質量就對應多少能量。
  • 中子星都是中子構成的麼?有沒有什麼依據呢?
    中間層是由自由中子構成的。表面由於中子會發生β衰變,衰變成電子、質子、中微子。因此,中子星並不是完全由中子構成,但絕大部分都是中子。不過即使是這樣,中子星也已經和多數天體有非常大的不同了,那這種不同是如何造成的呢?這其中就涉及到了恆星的演化。
  • 中子星為什麼會叫做「中子」星呢?
    中子星大致可以分為三層,核心部位壓力巨大,是由超子構成的。中間層是由自由中子構成的。表面由於中子會發生β衰變,衰變成電子、質子、中微子。因此,中子星並不是完全由中子構成,但絕大部分都是中子。此時,光子會進入到鐵原子核內部,把鐵原子核擊碎。於是,大量的中子和質子就會被釋放出來,自由的電子和質子相遇會後,就會發生反應,生成中子和中微子。因此,整個過程是需要消耗大量能量。緊接著在引力的作用之下,恆星開始快速坍縮,核心會只留下一個中子星,也可能會是黑洞,然後引發II型超新星爆炸。
  • 中子有了中子星,夸克卻還發現夸克星
    中子有了中子星,夸克卻還發現夸克星,這是怎麼回事呢?雙中子星合併中子星目前已經在宇宙中觀測到,而至今也沒有在宇宙中找到夸克星的蹤跡,夸克星只是一種理論上存在的天體。理論上,中子星和夸克星都是大質量恆星的演化終點,造成它們組成上存在區別的本質原因是質量的不同,夸克星要比中子星的質量更大。首先,我們簡單來了解一下中子星是怎麼形成的。內部結構恆星通過內部核聚變反應能夠產生很強的輻射壓,這種向外的壓力與自身重力相平衡。
  • 為啥會有中子星,它有多可怕,指甲蓋大一塊按地球密度有多大?
    這是因為中子星的質量介於太陽的1.44~3倍之間,太陽質量的1.44倍是錢德拉塞卡極限,沒到達這個臨界點,就只能成為一個白矮星,成為不了中子星;而太陽的3倍左右是奧本海默極限,到了這個極限,中子簡併壓就再也支撐不了重力壓力,必然坍縮成一個黑洞。因此中子星的半徑一般在10km左右,像地球這種質量,包括太陽這種質量的天體,是變不成中子星的。太陽最終的歸宿是一個白矮星。
  • 數量小作用大,MIT 的新研究發現質子對中子星行為有重大影響
    圖丨 MIT 研究人員用 CLAS 探測器的存檔數據研究中子富集原子內的相互作用根據 MIT 研究人員發表在《自然》上的一篇新研究,中子星的某些特性可能不僅受其高密度中子的影響,還有可能與極少部分的質子有關——中子星有 5% 帶正電的粒子。
  • 中子星相撞會產生宇宙最強天體?科學家給出猜想
    只需要等待一顆大恆星壽命終結,然後它的核在自重作用下坍塌。若該核的質量大於2至3倍太陽質量,則它將成為黑洞;若小於2.2倍太陽質量,則形成中子星;若小於1.4倍太陽質量,將成為白矮星。如果這兩顆發生碰撞的中子星進行合併,合併後的對象能夠超出臨界限制,則可能產生一個黑洞。但是這個限制是什麼呢?《物理學評論快報》裡的一項新研究著手研究了這個問題。該小組對中子星的合併進行了幾次計算機模擬,發現這個臨界極限,不僅與兩顆恆星總質量有關,還取決於中子星的內部結構,對於後者我們仍未完全了解。
  • 質子的壓力如何分布?物理學家首次「完整」計算出來了
    麻省理工學院的物理學家首次計算出了質子內部的壓力分布。他們發現質子的高壓核心產生的壓力向外,而周圍區域產生的壓力向內。phys.org網站2月22日報導,《物理評論快報》雜誌載文稱,中子星是宇宙中已知密度最大的天體之一,它承受著巨大的壓力。
  • 中子星由中子組成,既然中子呈中性,為啥會有超強的磁場?
    這種大質量恆星在壽終正寢時會拼盡全力來一個迴光返照,爆發出巨大的能量,將大部分質量散盡回歸太空,中心留下一個緻密的核,這個核有太陽質量的1.44倍以上到3倍左右,這個核就是中子星。這個核有多大呢?半徑10~20km。有人老不相信中子星有那麼「重」,每立方釐米質量達到1~20億噸,想想就明白了,一個10~20公裡半徑的球,濃縮了1.44個太陽以上的質量。
  • 科普:白矮星與中子星的區別
    ,恆星隨著時間的推移,會向宇宙中發射一定的脈衝,並且體積越小,質量越大的恆星發射的這種脈衝越大,就跟地球的磁場一樣,並且脈衝星需要極高的自轉才能發射這種脈衝,一般只有速度極快的中子星才能形成脈衝星,中子星就是恆星演化到末期的一種變星,中子星就是一種介於白矮星和黑洞之間的星體,並且密度比地球上任何物質的密度都大。
  • 1cm3中子星重10億噸,它到底用什麼造的?為何密度那麼大?
    眾所周知,中子星是恆星演化到末期的一個階段,但是令人十分驚奇的是,中子星的密度卻大得驚人,但是恆星自身的密度卻並不是很大,譬如碳的密度才會1.408乘以10的3次方千克每立方米,那麼由恆星演化來的中子星究竟是什麼原因才會有如此大的密度呢?
  • 為什麼說質子不能恢復中子?
    在上一篇文章中解釋了中子的衰變原因,今天就進一步解釋一下質子不能恢復中子的原因。如果沒有閱讀過前面文章的讀者朋友可能對下面的內容有點摸不著頭腦,敬請諒解!1.為什麼說質子不能恢復中子?因為中子能夠釋放電子成為氕原子,所以,所以目前的學術界大都認為質子也可以吸收電子轉化為中子。於是就有了星球演變能夠形成中子星的說法。
  • 神奇的量子物理:白矮星與中子星的奧秘
    對於後者,由於愛因斯坦廣義相對論沒有成功地進行量子化,所以至今依然無法預知黑洞內部的物質結構。雖然每一個粒子的量子波動壓力很小,但是大量的粒子匯聚在一起,它們就可以形成保持緻密星體平衡的支撐力量。我們剖析一下白矮星和中子星的結構,就知道其「五臟六腑」的量子力學工作原理,前者是太陽大小的恆星終結產物,而後者是大質量恆星(8個太陽以上)的產物。
  • 中子星極為緻密,若把地球壓成一顆中子星,它的體積有多大?
    白矮星的密度並不一致,這是因為質量越大的白矮星,它的引力作用就越大,密度自然也就越大,不過最小的白矮星,它的密度也能夠達到每立方釐米100公斤,而最大的白矮星的密度甚至可以達到每立方釐米10噸,如此緻密的物質,在地球上是無法找到的。雖然在地球上找不到如白矮星一般緻密的物質,但是在宇宙之中,比白矮星更加緻密的物質卻廣泛存在著,而其中密度最高的就要數中子星了。
  • 中子星極為緻密,若把地球壓成一顆中子星,它的體積有多大?
    白矮星的密度並不一致,這是因為質量越大的白矮星,它的引力作用就越大,密度自然也就越大,不過最小的白矮星,它的密度也能夠達到每立方釐米100公斤,而最大的白矮星的密度甚至可以達到每立方釐米10噸,如此緻密的物質,在地球上是無法找到的。雖然在地球上找不到如白矮星一般緻密的物質,但是在宇宙之中,比白矮星更加緻密的物質卻廣泛存在著,而其中密度最高的就要數中子星了。
  • 密度驚人的中子星,僅有拇指那麼大,卻擁有驚人的重量
    中子星可以說一種密度非常大的星體,在黑洞被發現之前,中子星的密度一直是第一名,其實中子星的密度和黑洞相比也沒有差多少,你知道嗎,一塊拇指大的中子星碎塊就有高達60億噸的重量,是不是非常的驚人。但還有一種特殊情況,紅超巨星的質量如果不夠大,那麼它就不足以形成黑洞,這個時候它就會變成中子星,這是一種介於白矮星和黑洞之間的星體,中子星不但密度特別大,而且它的溫度也非常高,中子星的地表溫度大概有1000萬攝氏度,幾乎任何物質接近中子星都會被燒成灰燼。
  • 一個人落到中子星上會怎樣?
    當一顆質量介於8-30倍太陽質量的恆星演化到生命末期時,恆星內部的各種元素在核聚變反應中消耗殆盡,失去熱輻射壓力支撐的外圍物質在恆星恐怖的重力牽引下向內坍塌由於核心壓力過大,中子星的原子結構都被打破,核外電子被壓縮至原子核中,並同質子中和為中子,也就是說中子星內的物質是由無數只有中子的原子核緊挨著形成
  • 天文學的四大發現之一中子星:宇宙中的奇葩
    一顆典型的中子星質量介於太陽質量的1.35到2.1倍,半徑則在10至20公裡之間,桌球大小的中子星相當於地球上一座山的質量。中子星是20世紀激動人心的重大發現,為人類探索自然開闢了新的領域,而且對現代物理學的發展產生了深遠影響,成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。
  • 如果可以從中子星上取下一立方釐米的物質,放到地球上會怎麼樣?
    如果我們有能力將一立方釐米的中子星物質,取出來然後快速地放到地球上,會出現什麼樣的狀態呢?要解釋這個問題,我們還得從中子星的形成歷程談起。中子星是大質量恆星在生命末期,通過超新星爆發之後,殘留的恆星物質繼續坍縮而成。