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假如把1立方公分的中子星物質放在地球表面,接下來會發生什麼?

顧名思義, 中子星就是一種基本上全部由中子構成的星球, 它們是宇宙中的那些大質量恒星消亡之後留下的緻密核心, 在宇宙中所有已知的天體種類中, 中子星的緻密程度僅次于黑洞, 一顆半徑只有10多公里的中子星, 其質量就可以與太陽相當。

假如把1立方公分的中子星物質放在地球表面, 接下來會發生什麼?

根據已知的觀測資料, 中子星的密度至少有10^11千克(即1000億千克)/立方公分, 假設這塊中子星物質是一個正方體, 那麼當我們把它放在地球表面時, 就相當于將一個重達1000億千克的物體壓在面積僅有1平方公分的地球表面上。

顯而易見的是, 地球上的任何物質都無法承受如此恐怖的壓強, 因此我們完全可以相信, 這塊中子星物質將會直接陷入地球表面, 接下來, 它將在幾乎沒有阻礙的情況下向地心墜落, 然而這塊中子星物質並不會就這樣安靜地墜入地心。

中子星物質的密度之所以會如此高, 是因為中子星的巨大重力的束縛, 而相對于中子星的重力來講, 地球上的這一點點重力根本就不在一個檔次, 完全可以忽略不計。

事實上, 在地球上沒有什麼力量可以將這塊中子星物質束縛住, 在此基礎上, 再加上中子星物質本身的溫度就極高(一般都可達到100萬K以上), 所以這塊中子星物質就會一邊向地心墜落, 一邊以極快的速度膨脹。

隨著上述過程的持續, 這塊中子星物質將轉變成一大堆自由中子, 然而自由中子是很不穩定的,

它們在短時間內就會發生衰變(自由中子的半衰期只有大約611秒)。

中子的衰變屬于β衰變, 在這個過程中, 中子會轉變成質子, 同時釋放出一個電子以及一個反中微子。

中子、質子和電子的質量分別為1.6745 x 10^(-27)千克、1.6726 x 10^(-27)千克、9.10956 x 10^(-31)千克, 通過簡單計算之後我們就可以得出,

一個中子在完成衰變之後, 有大約0.15%的質量消失了(注:由于反中微子的質量極小, 因此我們在計算中可以將其忽略)。

當然了, 這0.15%的質量並不是憑空消失的, 愛因斯坦告訴我們, 它們其實是轉變成了能量。 也就是說, 中子的衰變其實是一個釋放能量的過程。 雖然單個中子衰變後釋放的能量微乎其微, 但1000萬億千克中子衰變後釋放的能量就非常驚人了, 我們先來計算一下這個能量具體有多大。

從理論上來講, 發生β衰變之後產生的質子和電子, 會與一部分自由中子結合並形成原子, 所以這塊中子星物質並不會全部發生衰變。 為了方便討論, 我們可以簡單地認為只有一半的中子, 也就是500億千克中子會發生衰變, 而在它們衰變之後, 其0.15%的質量,也就是7500萬千克的質量轉變成了能量。

根據愛因斯坦給出的質能方程「E=mc^2」(m為質量,c為光速常量,即299792458米/秒)可以計算出,其釋放出的總能量為6.75 x 10^24焦耳,這大約相當于1600萬億噸TNT當量。

什麼概念呢?這麼說吧,「沙皇炸彈」是人類迄今為止所引爆過的威力最強的核彈,其爆炸當量相當于5000萬噸TNT,這是廣島原子彈的3864倍,我們簡單計算一下就可以得出,這塊中子星物質所釋放出來的能量,相當于3200萬顆「沙皇炸彈」,或者1236億4800萬顆廣島原子彈。

需要知道的是,即使是6500萬年前的那顆將恐龍從地球上抹去的小行星,也只不過在地球上釋放了大約3.4 x 10^23焦耳的能量,也就是說,這塊中子星物質所釋放出來的能量,大概相當于20顆這樣的小行星撞擊地球所釋放出的總能量。

總結

綜上所述,假如把1立方公分的中子星物質放在地球表面,那麼它就會迅速向地心墜落,同時一邊劇烈膨脹,一邊釋放出非常巨大的能量,在這種情況下,地球上的各種生物將很難倖存下來。

值得一提的是,地球的引力結合能約為2.25 x 10^32焦耳,遠遠高于這塊中子星物質釋放出來的能量,所以這對地球本身並不會造成什麼損傷。

其0.15%的質量,也就是7500萬千克的質量轉變成了能量。

根據愛因斯坦給出的質能方程「E=mc^2」(m為質量,c為光速常量,即299792458米/秒)可以計算出,其釋放出的總能量為6.75 x 10^24焦耳,這大約相當于1600萬億噸TNT當量。

什麼概念呢?這麼說吧,「沙皇炸彈」是人類迄今為止所引爆過的威力最強的核彈,其爆炸當量相當于5000萬噸TNT,這是廣島原子彈的3864倍,我們簡單計算一下就可以得出,這塊中子星物質所釋放出來的能量,相當于3200萬顆「沙皇炸彈」,或者1236億4800萬顆廣島原子彈。

需要知道的是,即使是6500萬年前的那顆將恐龍從地球上抹去的小行星,也只不過在地球上釋放了大約3.4 x 10^23焦耳的能量,也就是說,這塊中子星物質所釋放出來的能量,大概相當于20顆這樣的小行星撞擊地球所釋放出的總能量。

總結

綜上所述,假如把1立方公分的中子星物質放在地球表面,那麼它就會迅速向地心墜落,同時一邊劇烈膨脹,一邊釋放出非常巨大的能量,在這種情況下,地球上的各種生物將很難倖存下來。

值得一提的是,地球的引力結合能約為2.25 x 10^32焦耳,遠遠高于這塊中子星物質釋放出來的能量,所以這對地球本身並不會造成什麼損傷。

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