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宇宙中最危险的物质——奇异物质

宇宙中最危险的物质——奇异物质

星系

宇宙几乎是由暗物质、暗能量和普通物质构成。在浩瀚的宇宙中,一切我们所见的普通物质都是由原子构成。而原子主要由质子、电子和中子构成。质子和中子都由名为夸克的基本粒子构成,基本粒子除了夸克以外,还有轻子和玻色子也属于基本粒子,而电子则是轻子的一种。它们形成了我们整个宇宙的物质结构,如星球。那当然还有我们下面要介绍的中子星。

宇宙中最危险的物质——奇异物质

黑洞

在宇宙中,中子星是除黑洞外密度最大的星体。那么密度如此巨大的中子星是怎么形成的呢?

宇宙中最危险的物质——奇异物质

中子星

我们知道星体是有生命周期的,即使是太阳这类恒星也一样。当恒星演化到末期阶段,恒星核心的氢、氦、碳等元素在核聚变反应中耗尽,并且转变成铁元素,这个时候的恒星便无法再从核聚变中获得能量,失去热辐射支撑的外围物质受引力牵引会急速向内坍缩。在接近铁核时,最高速度甚至接近光速,然而铁核中的铁以电子简并态存在,不可压缩,因此当外围物质撞击铁核时,巨大的重力使铁核进一步被压缩,由于重力大于原子间的斥力,铁原子的外层电子被压入原子核,并与质子融合形成中子。原本空荡荡的原子内部瞬间充满了粒子,这些粒子在压力的作用下迅速靠拢,同时它们之间的斥力奋力抵抗着重力,试图不让巨星崩溃。这时候,如果重力获胜则巨型恒星会变成黑洞;反之,巨型恒星则会变为中子星。

宇宙中最危险的物质——奇异物质

超新星爆发

总的来说,中子星就是一个质量非常大的恒星在超新星爆发后遗留下来的星体。形成的中子星看起来就是一个像城市一样大的原子核,但是质量却跟太阳相当,而这一切都变得非常奇异。中子星内核的极端环境导致了核物理的规则发生变化,而且这可能会产生一个奇异并且极度危险的物质——奇异物质。一种奇特到能够改变宇宙规则并且能够影响及摧毁任何与其有联系物质的物质,我们有可能从它的身上知道宇宙是如何诞生,以及它是如何打破宇宙规则的。

宇宙中最危险的物质——奇异物质

黑洞

如果奇异物质能够打破规则,那么它要打破的规则是什么呢?

我们知道质子和中子都是由一种名为夸克的基本粒子组成的,当我们试图分离它们的时候,我们的力量越大它们彼此就会抓的越紧,当我们的作用力大于它们之间的引力时,它们就会利用我们的力量去制造新的夸克。夸克仅在作为其他微粒的基础存在,人类至今仍然未发现到它们单独存在的形态。在原子中,它们有多种形态,但只有两种可以产生稳定物质,在质子和中子中能找到上下两种夸克,质子就是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是由一个上夸克和两个下夸克组成。所有的夸克似乎都会很快衰败,但是中子星中的夸克可能会有所不一样。由于中子星内核存在着非常巨大的能量,差不多类似于在大爆炸后不久的宇宙,那么中子星的内核就如化石一般,能让我们窥视到宇宙的最初模样,所以,了解夸克在中子星内部的运作方式是一种了解宇宙本质的方式。有一个假设是在中子星的内核中,质子和中子解除了禁闭,所有的粒子相互挤兑、分解并形成了一个夸克场,而其形成的行星被称为夸克星,尽管从外部看来,它和一般的中子星没什么差别。

宇宙中最危险的物质——奇异物质

白矮星

现在,我们假设夸克星内部的压力足够强大,它们有可能会变得更奇怪,准确的说有些普通夸克可能变成了奇夸克。这些奇夸克比普通夸克要重,同时它们有着惊人的核性质,或者说它们更加强大。如果它们出现,那么就能造出奇异物质。奇异物质可能是物质的最佳状态——完美的密度和稳定度,足以让它们坚不可摧。奇异物质比起宇宙间的其他物质都要稳定,以至于足以支持它们存在于中子星外。当奇异物质被释放出来以后,它们很可能在太空中穿梭,直到它们偶然遇到正常物质并将其转变为奇异物质,理论上它还有可能是具有传染性,就像滚雪球一样,不断把周围的正常物质转变成奇异物质。

宇宙中最危险的物质——奇异物质

宇宙中的星体

有理论表明,奇异物质在宇宙中非常常见,比银河中的恒星都要多,它们很可能是在大爆炸后不久形成,以至于它们还有着中子星内核一般的温度与密度。正是因为奇异物质如此特殊,研究它们有可能可以了解宇宙的诞生和宇宙的演化规则。

来源: 余一刀

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