Это, очевидно, «забавный» вопрос, но я уверен, что в нем все еще есть действующая физика, так что потерпите меня.
Насколько сильным будет магнитное поле, чтобы превратить другие элементы в железо/никель, если это действительно возможно?
Магнитное поле около нейтронной звезды, примерно порядка 10 ^ 10 Тесла, настолько сильное, что искажает атомные орбитали в тонкие «сигарообразные формы». (Циклотронная энергия становится больше кулоновской энергии.) Конечно, если бы твердый кристалл был помещен в такое поле, он стал бы очень анизотропным, и при некоторой напряженности поля постоянная решетки в поперечном к полю направлении могла бы стать достаточно малой для ядерных скорости синтеза между ядрами становятся незначительными.
Насколько сильно нам нужно накрутить поле, прежде чем все ядра уравновесятся до абсолютного минимума энергии железа и никеля, скажем, за несколько часов или дней?
Обновление: из http://dx.doi.org/10.1086/152986 видно, что вещество в сильных магнитных полях образует сильно связанные одномерные цепочки вдоль силовых линий, которые лишь слабо связаны друг с другом, а параллельные и поперечные постоянные решетки действительно сравнимы.
отличная тема. Во-первых, десять гигатесла — это только магнитное поле вблизи магнетара — особого типа нейтронной звезды. Они обсуждались, например, в этой статье журнала Scientific American в 2003 г.:
https://web.archive.org/web/20120204052553if_/http://solomon.as.utexas.edu/~duncan/sciam.pdf
Обычные нейтронные звезды имеют магнитные поля в 1000 раз слабее этого.
Это правда, что в звездах-магнетарах атомы сжаты в сигары тоньше комптоновской длины волны электрона, что находится между радиусом электрона (а также радиусом ядра) и радиусом атома.
Однако это настолько сильное поле, что происходит много других вещей. Например, существует коробочное взаимодействие между 4 фотонами, вызванное виртуальной электронной петлей. Обычно этим можно пренебречь, поэтому мы говорим, что уравнения Максвелла линейны в электромагнитных полях. Однако в таких сильных магнитных полях проявляется нелинейность, и один фотон часто распадается на два или наоборот.
Так что в таких областях происходит много нового. Магнетар, находящийся на расстоянии 1000 миль, убьет нас из-за диамагнетизма воды в наших клетках.
Магнетары и синтез
Ваша идея использовать магнетары для поддержки термоядерного синтеза, конечно, творческая. Но я думаю, что для того, чтобы начать синтез, вы должны сжать ядра ближе, чем длина волны комптона электрона, которая все еще метров, что намного больше радиуса ядра. Вам нужно будет добавить еще два или три порядка к сжатию. Магнитара для этого недостаточно.
Когда у вас есть такие сильно деформированные атомы, вы не можете пренебрегать ядерными реакциями с участием электронов, которые обычно считаются «несущественными удаленными маленькими частицами», не влияющими на ядерные процессы. Однако если их волновые функции сжать до излучений, существенно меньших длины волны Комптона, их кинетическая энергия существенно возрастет. При ширине волновой функции, сравнимой с комптоновской длиной волны, полная энергия/масса электрона увеличивается на O (100%) или около того. Это увеличение происходит только с «тонких» направлений, но этого достаточно.
Теперь обратите внимание, что разница между массой нейтрона и массой протона составляет всего 2,5 массы электрона. Так что если вы сожмете электрон так, что его общая энергия увеличится более чем в 2,5 раза, то протонам внутри вашего (не очень) «кристалла» становится энергетически выгоднее поглотить электрон и превратиться в нейтроны.
Поэтому я считаю, что вся материя в непосредственной близости от магнетара на самом деле превратится в ту же самую материю, из которой состоит сама нейтронная звезда. Это произойдет до того, как у протонов появится шанс создать новые связанные состояния, такие как ядра железа (которые вы хотели получить путем синтеза). В итоге вы получите нейтроны и почти полное отсутствие протонов — такое же состояние материи, из которого состоит звезда. В каком-то смысле я думаю, что это не должно удивлять — если это кого-то удивляет, то он должен был задать вопрос, почему на нейтронных звездах не осталось обычного вещества.
Через какое время поглощаются электроны, превращая протоны в нейтроны? Ну, это процесс, опосредованный слабым ядерным взаимодействием, вроде бета-распада. Напомним, что время жизни нейтрона составляет 15 минут, но это аномально большое время из-за некоторых кинематических случайностей. Обычные объекты того же размера, такие как чрезвычайно сжатые сигарообразные атомы, распадались бы быстрее (в данном случае на нейтроны и нейтрино). С другой стороны, электроны в сигарообразных атомах занимают большую область, чем кварки в нейтроне. Но это может добавить не более 4 порядков. Подводя итог, я думаю, что в течение нескольких дней или месяцев, если не быстрее, электроны будут поглощены, чтобы создать нейтроны.
Всего наилучшего Любос
Дэвид З.
Скливвз
Джем