中子星和夸克星的區別在哪?原子核中核子是可區分的嗎?

時間 2021-05-08 03:06:24

1樓:drapeaublanc

做觀測的菜鳥不請自來強答一下,說錯了請大神們指正。

首先說一下為什麼我們需要中子星模型。當你把白矮星的密度繼續增加的時候(比如說是引力造成的),電子的費公尺能會變得非常大。那麼什麼方式能夠吃掉電子使體系的總能量降低呢?

人們最初想到的是質子吃掉電子變成中子,也就是u夸克吃掉電子變成d夸克。

但是u夸克吃掉電子是不是只能變成d夸克呢?不一定。s夸克的電荷量和d夸克是一樣的,質量也沒有重多少,所以u夸克也可以變成s夸克呀。

相比於中子星模型有什麼好處呢?中子星裡面d夸克數目是u夸克的2倍,這樣對稱能就很大(為什麼比較輕的原子核質子數和中子數差不多)。如果把中子星裡面一半的d夸克換成s夸克,就應該可以把對稱能降下來,總能量就會降下來,所以「中子星」就應該是夸克星。

「哇,夸克星好有道理!「但是呢,要小心,這裡有個問題:你怎麼知道對稱能會變成什麼樣子呢?

在高溫的情況下,由於漸近自由,對稱能主要是夸克的費公尺能貢獻的,這個「好算」。(夸克星模型通常是指溫度比較高,夸克解禁的情況。)但是」中子星「的溫度呢……至少你不能肯定地說很高,不是在低溫區就是在模糊地帶。

而低溫區的相互作用非常強,我們現在還不能算這種非微擾QCD問題,而地球上的實驗室無法產生這種低溫高密度的條件,所以你其實不能肯定地知道對稱能會變成什麼樣子,況且s夸克還要重一點點、除了裸的s夸克以外還可能有成對的海夸克……

在天文觀測方面,雙方各有勝負:

中子星的極限質量,目前中子星模型比較危險。問題出在大質量中子星中心的密度應該足以產生超子(三個夸克中至少有乙個s夸克,注意這裡夸克並沒有解禁),而超子之間幾乎沒有排斥,於是就不能夠支撐更多質量。然而脈衝星timing算出來的質量在不斷挑戰核物理學家的極限,目前的記錄已經超過2倍太陽質量了……所以核物理學家就努力往模型裡加排斥,反正這東西又不能算又不能測對吧……夸克星方面,有模型可以達到相當大的極限質量,比如說大於3倍太陽質量。

(那裡面也有不少引數可以調的)(這裡順便說一句,那個什麼Tolman-Oppenheimer–Volkoff極限啊,書上說是1.5-3倍太陽質量,其實是那時候拿已有模型彙總的,極限質量最小的模型肯定要過1.4(那時候測到的中子星質量),當時最大的模型到3,於是就1.

5-3了……)

中子星的半徑。一種辦法是通過中子星的熱輻射測量半徑(說實話我不是很懂這個思路),比如說NICER(Neutron Star Interior Composition Explorer)。另乙個辦法是從雙中子星並合的引力波波形算潮汐形變程度。

準確來說它是由中子星內部質量分布決定的,不過差不多就是半徑越大潮汐效應越明顯。GW170817的結果裡潮汐效應是比較弱的,而前面核物理學家辛辛苦苦調好引數的模型吧……半徑都太大了…………雖然說夸克星狀態方程比較硬,但是它密度大啊(至少有一些模型是這樣),所以半徑反而不大,潮汐形變不嚴重。

kilonova,這個似乎對夸克星不太妙。中子星並合時候丟擲來的中子通過r過程可以產生一些重元素,然後衰變的時候會發光,這東西在GW170817之後看到了。而夸克星模型呢,丟擲來的是幾乎等量uds的夸克-膠子等離子體,有人算出來頂多合成到鐵,不會有更重的放射性元素,也就看不到kilonova……

2樓:小肥雞

要回答這一問題,先要了解一下恆星演化的最終形態分類。恆星依據其質量大小,最終主要會演化成三種形態:白矮星、中子星、黑洞

這是因為恆星晚年核聚變停止後,星體中的物質無法抵抗其本身巨大的引力作用,逐漸被壓縮成乙個密度非常大的星體,而質量越大的恆星最終被壓縮成的密度也會越大,依次形成上述的三種最終形態。

白矮星:恆星核心質量在0.5個太陽到1.44個太陽(錢德拉卡極限)間的恆星演化成的最終態。此時支撐星體結構的是電子間的簡併壓力。

中子星:恆星核心質量在1.44個太陽到3.

3個太陽(奧本海默極限)間的恆星演化成的最終形態。此時星體內的原子結構被完全破壞,核外電子被壓縮至原子核內,與核內質子結合成為中子(這裡就回答了你第二個問題:核核心子不可區分,因為全是中子了,也沒有核外電子了)。

黑洞:恆星核心質量大於3.3個太陽的恆星演化成的最終形態。此時中子結構也被破壞,物質被進一步壓縮,最終其密度大到光子都無法擺脫其引力逃逸出星體表面,形成黑洞。

而你說的夸克星,目前是一種理論假設存在的星體,介乎於中子星和黑洞之間,是指質量較大的中子星(但未達到3.3個太陽)內部的中子被壓碎,從而中子內部的夸克直接成為星體的組成物質。

3樓:程客

中子星是已經被觀察到的星體,夸克星是一種假設的星體,目前為止,甚至沒有觀察到單獨的夸克……如果夸克星存在,自身重力可以破壞中子結構,那它會比中子星密度更大。不同原子的原子核當然是可以區分的,相同的原子核……目前人類還沒這種技術區分

4樓:nktaurus

原子核中的質子之間是不可取分,中子也是一樣。中子星認為緻密星體的主要構成是中子,質子,輕子,該有可能是超子。夸克星認為內部成分主要是夸克,只有表面是核子

5樓:KnowledgeMixing

中子星與黑洞之間是夸克星,引力太強大,夸克都壓出來了。

這跟日本那裡列車太擁擠差不多,但是夸克星是把人家腸子給壓出來了。。。

6樓:Remarkable boy

首先你要知道中子星的形成原因,你想象一下,所有物體在引力作用下有趨向質心坍塌的趨勢,但是這明顯是不對的。有泡利不相容原理指明每個電子軌道內最多容納兩個自旋相反的電子,事實上,所有費公尺子的量子態不共存,當恆星聚變殆盡時,由熱能提供的抵禦坍塌的能量極速下降,這時有電子提供的電子簡併壓力會阻擋坍塌,如果這個力足夠大,則這顆恆星最終成為白矮星,如果不夠大,恆星持續坍塌,電子遇到質子轉變為中子加能量,中子作為費公尺子提供中子簡併壓力與引力對抗。夸克星只是理論模型,介於中子星和黑洞之間,而且夸克不能單獨存在,當超過奧本海默極限後,中子泯滅為純能量構成黑洞,事實上這一過程中物理定律失效且十分複雜涉及到弦理論和一些其他的東西

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