物理学家提出宇宙最强物质:堪称中子星中的“原子能意大利面”

最近,科学家在中子星等超高密度天体中发现了一种异常奇异的物质。它很可能会是宇宙中最强的材料,至少算是优秀候选者。根据计算,这种物质的强度是钢铁的100亿倍。

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来自印第安纳大学布鲁明顿分校的物理学家查尔斯·霍洛维茨表示:“这是个疯狂的大发现,这种物质非常非常稠密,因此它也极其强大。”

中子星可以说是高质量恒星生命周期的一个终点。一旦恒星的核心被“燃烧成铁”,它就会坍塌,质子和电子也被挤压成中子和中微子。

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在此过程中,中微子逃逸,而中子则密集地堆积在直径仅10至20公里的物体(天体)内。

这种令人难以置信的高密度对恒星原子的原子核造成了奇怪的影响。越靠近中心,密度也随之增加,原子核被挤压,直到它们变形并融合在一起。

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此产生的核结构被认为类似于意大利面,它们只形成于恒星外壳内部。一些结构被压成片状,就像意大利千层面;有些则是管状;有的就像普通的条状面条;当然还有些是团块状的“面疙瘩”。它们的密度极为巨大,超过水的100万亿倍。

可以想象,在实验室环境中创造这种密度是不可能的。所以,人们无法制造出这种原子能意大利面机。幸运的是,科学家现在可以利用强大的计算机,模拟出这种情况。

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他们创建了“原子能意面”的模型,并施加压力以检测这种物质的响应情况。结果,要破坏这种奇异的原子能意大利面,所需要的力量是破坏钢所需力的100亿倍。

尽管根据以往计算,中子星的表面已经非常强大,但这种“原子能面食”甚至更强。这一结果表明,中子星的“离子外壳”比中间部分的“面食”会更早地瓦解。

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研究人员表示,这反过来可能会对某些情况下的外壳破裂产生影响,比如在中子星合并或磁星爆发期间的共振破碎耀斑。

另外,由于这种物质的强度和密度都很大,这意味着中子星内部有可能埋藏着“大型山脉”。中子星内部的这些稠密区域,可能是块状和不均匀的。如果是这样的话,中子星可能会不断地产生引力波,这就像时空结构中的涟漪。

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然而由于这种引力波的强度有限,目前激光干涉引力波天文台(LIGO)的设备可能无法检测到。毕竟,连检测到两个黑洞之间发生大规模碰撞都不是一件容易的事。

不过,随着LIGO设备的灵敏度升级,计划于2034年上线的激光干涉仪空间天线(LISA)将有可能探测到这些微弱的时空波浪。

目前,相关论文已被《物理评论快报》接收。


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