Что произойдет с чайной ложкой материала нейтронной звезды, если его выпустить на Землю?

Я прочитал на странице НАСА о нейтронной звезде, что одна чайная ложка этой звезды будет весить более 20 миллиардов тонн на Земле. Если бы его как-то можно было доставить на землю, он бы:

  1. Сгореть и исчезнуть при входе в атмосферу Земли?

  2. Если предположить, что у нас есть 20 миллиардов тонн массы, занимающей объем чайной ложки здесь, на Земле, провалится ли она сквозь землю под собственным весом?

Ответы (2)

Если мы возьмем материал нейтронной звезды, скажем, плотностью ∼ 10 17 кг/м 3 нейтроны имеют плотность внутренней кинетической энергии 3 × 10 32 Дж/м 3 . Это рассчитывается путем умножения числовой плотности нейтронов н н по, 3 п ф 2 / ( 10 м н ) , средняя КЭ на фермион в нерелятивистски вырожденном газе и где п ф знак равно ( 3 час 3 н н / 8 π ) 1 / 3 есть импульс Ферми.

Так что даже в чайной ложке (скажем, 5 мл) есть 1,5 × 10 27 J кинетической энергии (больше, чем Солнце излучает за секунду или около миллиарда атомных бомб), и это будет высвобождено мгновенно.

Энергия находится в форме около 10 38 нейтроны, путешествующие со скоростью около 0,1-0,2 с . Грубо говоря, половина нейтронов (около 250 миллионов тонн) движется со скоростью 0,1 с врываясь в Землю. Если я правильно рассчитал, это примерно эквивалентно падению околоземного астероида радиусом 40 км со скоростью 30 км/с.

Таким образом, проблема не в том, чтобы провалиться сквозь Землю, а в том, чтобы испарить значительный ее кусок.

Обратите внимание, что бета-распад свободных нейтронов, которые преобладают в нейтронном материале, также является энергичным, но медленным процессом. В этих 10-минутных масштабах времени нейтроны могли взорваться с радиусом в одну десятую а.е.

Википедия говорит мне, что ударник Чиксулуб ускользнул 4.2 × 10 23 Дж , так что это в 3500 раз больше, чем у торговца смертью динозавров. ошеломляющий.
@WetSavannaAnimalakaRodVance Да. Я не часто удивляюсь цифрам в астрофизике - но в этот раз был.
Это должен быть принятый ответ.
Можем ли мы использовать теорему вириала, чтобы сказать, что 1 кг нейтрония имеет 3 × 10 15 J внутренней энергии, поэтому для его производства потребовалось вдвое больше энергии, с 3 × 10 15 Джей погиб от радиации?

Причина того, что плотность настолько высока, заключается в том, что давление настолько огромно. Если бы мы каким-то образом телепортировали чайную ложку материала нейтронной звезды на Землю, он бы очень быстро раздулся, потому что давление недостаточно велико, чтобы раздавить его до плотной формы. Фактически это был бы огромный взрыв.

Трудно описать, во что она раздуется — вещество нейтронной звезды можно представить как невероятно плотный суп из нейтронов с небольшим количеством протонов и лептонов. Протоны и лептоны могли бы создать богатые нейтронами элементы, такие как дейтерий , но большая часть материи состояла бы из свободных нейтронов. Эти свободные нейтроны будут подвергаться бета-распаду с образованием нейтрино, протонов и электронов, которые, вероятно, рекомбинируют, образуя очень большое количество водорода, немного гелия и несколько более тяжелых атомов. Однако во всех этих случаях атомы будут изотопами, богатыми нейтронами.

Поведение будет больше всего похоже на очень быстро расширяющийся газ. Он взорвется с такой силой, что ему даже не нужно будет «проваливаться сквозь землю» — он полностью уничтожит пол.

просто хочу подчеркнуть, что мы не знаем этого наверняка: возможно, что после достижения ядерной плотности материя по существу стабильна исключительно из-за сильного ядерного взаимодействия. Считается, что островки ядерной стабильности становятся тем прочнее, чем Z а также Н расти выше 150. Однако найти такие сверхплотные куски материи будет почти невозможно на поверхности земли, поскольку они, вероятно, сразу же утонут, пока не достигнут центра Земли.
@lurscher: Если это все нейтроны, он не может быть стабильным после соответствующего количества бета-распада, который происходит чрезвычайно быстро, поскольку масса связанного протона в среде, свободной от протонов, намного меньше, чем масса нейтрона, сжатого другими нейтронами по принципу исключения. . Как только он распадется на протонно-нейтронный материал, он развалится, как любая заряженная капля, на ядра различных размеров. Единственный способ стабилизировать ядерное вещество — это если оно каким-то образом станет какой-то нейтральной странной материей, а затем медленно поглотит обычную материю. Такой странной материи, наверное, не существует.
Сроки бета-процессов медленные . Гораздо медленнее, чем время расширения нейтронов, которые двигались бы со значительной долей с . Конечной судьбой газа (того, что не «взаимодействовало» с Землей) было бы расширяющееся облако протонов, электронов и (анти)нейтрино.
Нейтроны будут выбрасываться с очень большой скоростью. Я ожидаю, что очень многие из них ударят по ядрам и будут поглощены соседними атомами, по сравнению с ними самые грязные ядерные бомбы будут выглядеть чистыми. Гораздо неприятнее, чем просто оставаться на месте и подвергаться бета-распаду.
Что произойдет с чайной ложкой материала нейтронной звезды, если его выпустить на Землю?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v