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挖一勺中子星物質放在地球上,會發生什麼?后果很可怕,人類根本無法承受
2024/02/07

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在已知的中子星中,離我們最近的是位于南冕座的「RX J1856.5-3754」,而它與我們的距離大約為400光年,很明顯,想要跨越如此遙遠的距離,我們根本就做不到,就更不用說在中子星上挖掘了。

當然了,在我們想象中,這些都不是問題,下面我們就來討論一下,如果挖一勺中子星物質放在地球上,會發生什麼。

首先我們需要確定一下,這一勺中子星物質的品質有多大。作為已知宇宙中密度僅次于黑洞的天體,中子星的密度可以說是高得離譜,根據科學家的測算,中子星的品質通常介于太陽品質的1.35至2.1倍之間,而其半徑則只有10至20公里,密度在每立方厘米8乘以10的13次克至2乘以10的15次方克之間。

為方便討論,我們不妨將中子星物質的密度取值每立方厘米10的14次方克,再將其體積取值為10立方厘米,所以這一勺中子星物質的品質就有10的15次方克,也就是1萬億千克。

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顯而易見的是,將這一勺體積只有10立方厘米,品質卻高達1萬億千克的中子星物質放在地球上,其產生的壓強是沒有任何物質可以承受的。那麼,這些中子星物質會不會「咻」的一聲直接墜入地心呢?答案是否定的。

中子星物質的超高密度,其實是由中子星上的極端重力環境維持的,而中子星的表面重力甚至連原子都會被壓碎,與之相比,地球表面的重力根本不值一提,所以在地球上,這一勺中子星物質就會因為脫離了束縛而急劇膨脹,進而在地球表面引發一場規模不小的爆炸,不過這只是「開胃菜」而已。

在急劇膨脹之后,這一勺中子星物質就成了一大堆的自由中子,而自由中子是不穩定的,它們會發生衰變,其半衰期只有大約611秒,也就是說,在611秒之后,這些中子就會有一半發生了衰變,再過611秒,剩余的中子又有一半發生了衰變,如此反復,一直到變無可變。

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中子的衰變方式屬于β衰變,在此過程中,中子會轉變成質子,同時釋放出一個電子和一個反電子中微子。

已知中子和質子的品質分別為1.6745乘以10的負27次方千克、1.6726乘以10的負27次方千克,電子的品質則只有9.10956乘以10的負31次方千克,而反電子中微子的品質比電子還要小得多,以至于可以忽略不計,簡單計算一下可知,中子在衰變了之后,其品質會損失大約0.15%。

也就是說,1萬億千克的中子在完全衰變后,會損失大約15億千克的品質,不過這些中子并不會完全衰變,因為在衰變過程中,自由中子會與質子和電子結合成大量的中性原子,如氘、氦等,為方便計算,這里我們可以將損失的品質減半,也就是7.5億千克。

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那麼,這些損失的品質哪里去了呢?愛因斯坦告訴我們,它們會以能量的形式被釋放出來。根據愛因斯坦提出的質能方程「E = mc^2」可以計算出,7.5億千克對應的能量大約為6.75乘以10的25次方焦耳。這是什麼概念呢?

我們知道,在大約6600萬年前,有一顆巨大的小行星撞擊了地球,隨后在地球上造成了「白堊紀-古近紀滅絕事件」,而地球上的一代「霸主」——恐龍,正是在此次事件中黯然退出地球歷史的舞台。

根據科學家的估算,在這顆小行星撞擊地球的過程中,其釋放出的能量大約為3.4乘以10的23次方焦耳,也就是說,這一勺中子星物質釋放出的能量,大概就是200顆這樣的小行星撞擊地球釋放出的總能量。

可以看到,挖一勺中子星物質放在地球上,其產生的后果將會很可怕,以至于人類根本就無法承受。當然了,這樣的事情只可能存在于我們的想象之中,而在現實世界里,即使我們想去中子星,也不可能做到,所以大家看看就成,不過當真。

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