03.02 中子不能離開原子核,怎麼中子星裡面的中子能穩定存在?

孔小惠


中子在自由狀態下,可以活900秒(統計是896s),就是15分鐘。中子是發生β衰變,就是釋放一個電子和反中微子,自己變成帶正電的質子。

中子釋放電子要突破中子的束縛,還有外部環境的束縛。中子自由狀態下約900秒衰變了,那麼前面100s、200s、300s都在幹啥呢?其實就是在做越獄準備呢。

中子在原子核裡壽命就很長,主要是外部的力量很強大,對中子有束縛。這個束縛靠的核子間的強結合力。

中子星的中子原理也一樣,中子被強大的引力束縛住,中子內的電子就跑不出來了。

一般而言,中子星有一個很薄的固態殼層,而在殼層底下是處於超流狀態的中子,更內部的緻密核心則可能存在更復雜的物質形態,比如超子介子甚至自由夸克。聽上去是不是有點像生雞蛋,有著固態的蛋殼、液體的蛋清,還有粘稠怪異的蛋黃。

下圖是中子星結構和夸克星結構

中子星的固態外殼可能還不是中子態,還是有質子存在的一種鐵原子核組成的晶格,表面也有電子漿流動。再往裡才是中子態的。


海螺008


簡潔回答下這個問題。

首先應該知道中子星的形成原理:大質量恆星因核聚變反應,經歷了主序星、紅巨星和超新星爆發階段後,核聚變燃料耗盡,便由於自身引力佔據優勢,開始收縮,唯一能抗拒自身引力的只有電子簡併運動(電子簡併運動由泡利電子不相容原理解釋),但,當剩餘星體質量大於錢得拉塞卡極限(1.44個太陽質量),小於奧本海默極限(3個左右太陽質量)時候,電子間的簡併壓也無法抵擋住自身的引力坍塌,於是,電子被壓進原子核,與質子結合形成中子,因此整個中子星可以看成是直徑幾十公里的超大原子核。


在這樣的超高引力環境中,自由電子不可能存在的。中子也無法衰變,形成質子並釋放一個電子和反中微子,因為一旦釋放出電子,電子必將又和質子結合形成中子。

所以中子能以穩定的形態存在於中子星。至於中子星的其他層面細節,人類還了解甚少,寄希望於未來解開更多謎團。


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