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  • 1 # 花牛泥香

    認知有誤。電子不可能進入核電內,更不可能正負合一。正確認知,負電子無限接近正電核,測不出電勢稱不顯電勢的核子,科學家稱為中子。這個說,大家可以理解,中子星的強磁場的形成原因了吧。即運動中的中子速率不同也會有變化的強電勢的。U=BIv。這個公式。U是電勢差,B是磁場強度,|是可變電流,v是速率。這個科技值,希望大家瞭解。生活中也常有,比如,靜電。祝大家幸福,科普大門為你點贊而開啟。

  • 2 # 小熊播放員

    中子星的中子雖總體不帶電,但是和電子一樣有1/2自旋。按夸克理論也是由3個帶電荷的夸克組成,這些粒子轉動就產生磁場 。還有就是中子星自轉速度極快,在量子力學中,自旋是粒子所具有的內在性質,其運算規則類似於經典力學的角動量,並因此產生一個磁場。(透過熾熱核心物質的對流所產生的,情形就如一臺發動機。如果在對流現象發生期間同時擁有高自轉速度(週期約10毫秒左右),其產生的電流足以傳遍整顆天體,便足夠把其自轉動能轉為其磁場。相反,如果天體的自轉速度較慢,其核心物質的對流所產生的電流不足以傳遍整顆天體,只在區域性區域流動。)

    備註:中子星另一個重要特徵是存在強度極高的磁場,超過10的12次方高斯,它使表層的鐵聚合成長長的鐵原子鏈:每個原子都被壓縮並沿磁場被拉長,而且首尾相接,形成從表面向外伸出的“須狀物”。在表面以下,由於壓力太高,單個原子不能存在。它使中子星沿著磁極方向發射束狀無線電波(射電波)。中子星自轉非常快,能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合,所以如果中子星的磁極恰好朝向地球,那麼隨著自轉,中子星發出的射電波束就會象一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球,形成射電脈衝。人們又稱這樣的天體為“脈衝星”。(以脈衝為固定燈塔,對未來宇宙航行確定位置具有重大意義,中國天眼就是找這些玩意兒)

  • 3 # 語境思維

    這涉及若干動力學原理,以下抽絲剝繭,逐一道來,似乎也是順理成章。本文只是提供粒子動力學的全新視角,僅供參考,若有附議,不勝欣慰。

    1 萬有的:運動↔極性↔荷性↔引力

    萬物皆動,永珍皆變。靜止與恆常,都是相對的,即相對於參照系而言。

    這是辯證唯物主義的基本原理,既適合自然科學,也適合人文科學與思維科學。

    1.1 為什麼物質總在運動?

    其1,是因為物質要保持獨立存在,就得佔據空間並有活動空間,擠在一起就失去了自我。

    其2,物質在自己的空間活動,總要受到其它物質的影響,因此,物質在空間的運動是不均衡的,軌跡的偏轉與漂移是必然的。

    其3,偏轉迫使物質至少做不規則的翻滾,粒子越小,翻滾越快,越像自轉,南北極負壓差越大,極性就越大。

    其4,電子是自轉最快的最小粒子。電子以光速自旋的向心力叫電子力F₀=m₀c²/R

    這是第一推動力(First Cause),是被苦苦追求的大統一力(Grand United Force)。

    1.2 為什麼萬物皆有極性?

    其1,電子與電荷,二者異名同指。電子力F₀=m₀c²/r₀與電荷e=1.6×10⁻¹⁹C是等當的。

    可證明:電子是構造永珍的基元粒子。實體質量=n個電子質量,即:m=nm₀。例如,質子=1836m₀,中子=1840m₀

    其2,電荷的本質,是電子南北極性,電子的電子力電荷磁荷自旋磁矩,是電子固有的可等效代換的動力學測度。

    其3,萬物皆有的極性、荷性、引力、磁性、磁矩,只是所有電子因同斥異吸疊加的弱化效應。粒子的中性是不存在的,只是弱化效應導致的弱荷性或弱引力,而已。

    其4,所有物質的電荷性、磁荷性、南北極性,一律簡化為“荷性”。萬物皆有荷。例如,分子荷、原子荷、質子荷、中子荷、電子荷、光子荷、地球荷(地磁場)。

    中性粒子是不存在的,原子、中子、中微子、光子,都不是中性的,只是它們的荷密度遠小於電子荷密度,而已。

    例如,根據電子湮滅反應方程,光子最小半徑λ/2π=0.77pm是電子半徑2.82fm的273倍,荷密度縮小273³=2000萬倍。

    例如,萬有引力是電子力矩陣疊加的弱化效應:F=Gm₁m₂/R²=ξ(m₁c²/R)(m₂c²/R),其中,弱化係數ξ=G/c⁴=8.2×10⁻⁴⁵。

    2 為什麼要命名為中子星?

    中子星的命名主要依據原子結構原則、電荷守恆定律、萬有引力定律。

    2.1 電荷守恆定律

    電荷守恆,是指封閉體系內部不管發生什麼變化,其原有的電荷總量保持不變。

    原子作為一個封閉體系,電荷總量保持不變。原子的電荷平衡關係是:

    ①原子(a⁰)→電子(e⁻)+質子(p⁺)+中子(n⁰)

    原子荷=0,是因為電子荷抵消了質子荷。

    ②中子(n⁰)→質子(p⁺)+電子(e⁻)+中微子(ν⁰)

    中子荷=0,是因為質子荷抵消了電子荷。

    2.2 萬有引力定律

    F=GMm/R²可理解為,類地岩石天體內空間的收斂力(F)與自身質量(M)成正比,與場半徑平方(R²)成反比。

    附註:由於地球是岩石型天體,地球是整體自轉,而太陽與中子星等恆星,都是高溫等離子態,未必是整體自轉,很可能是核心帶高速自轉,殼層慢速自轉。所以不能一定適合萬有引力定律的方程式。

    大質量天體至少會不斷吸積附近的宇宙塵埃、流星雨、小行星。隨著吸積量的不斷累積,天體質量會變得越來越大。

    直到原子內空間核外電子的抗簡併壓無法支撐,電子塌陷到原子核,與質子結合為中子。此時,原有的分子態與原子態不復存在,天體內部只有中子態。

    中子態,本質上是原子態的電磁力(F₁)演化化為中子態的電磁力(F₂):

    F₁=ke²/r₁²→F₂=1.5ke²/r₂²

    F₂/F₁=1.5(r₁/r₂)²(r₁=0.131nm)

    =1.5×(0.13/0.094)²

    =1.5×13.8²=286

    同時,萬有引力擴大了286倍,質量吸積了286倍,則原子態變中子態。

    假設地球是原子星,原子核的間距R=0.13奈米,當地球吸積到286倍地球質量,就成了中子星。則中子星的最小質量:

    M₀=286×6×10²⁴=1.72×10²⁷kg

    有人說,中子星的最小質量與太陽相仿。這不靠譜,這與萬有引力定律不協調。

    3 中子星本該叫電子星,為什麼?

    粒子物理學有一個很大的困惑:核子質量嚴重虧損,簡稱“質虧災難”❗❗❗,而標準粒子模型,似乎“牛頭不對馬嘴”。

    3.1 質子理論模型

    質子(p)→夸克環(uud)+繆子(μ)+膠子(g)

    為簡化與對照,筆者用兩種質量單位

    ① 兆電子伏特:M[eV/c²],簡稱M

    ② 電子質量:m₀[=0.511M],簡稱m₀

    質子的質量方程,寫成兩個等效方程

    p(938M)→uud(9.6M)+μ(106M)+g(0)

    p(1836m₀)→uud(18m₀)+μ(207m₀)+g(0)

    質量虧損1-225/1836=88%❗❗❗

    而牛轟轟的希格斯機制也不能自圓其說。難怪楊振寧先生勸大家不要涉足高能物理。顯然,夸克環模型、膠子與繆子的粒子模型至少不能自圓其說。

    筆者根據核反應方程與電磁力方程(庫侖定律),提出全新的質子構造模型

    質子(p)=核內電子(e⁺)+場介質(m")...(1)

    根據原子核β衰變以光速釋放β電子的基本事實,假設:質子是由1個高能電子(e⁺)以光速震盪的漩渦球,即質子的本質是電子。

    電子光速旋進急劇擾動了質子內空間,產生電子音爆,吸納外空間的場介質,激發光子波長最短,場密度也到最大,質子內空間就有了場質量:m"=1835m₀,這是電子造質機制(無中生有)。

    其1質子的質量方程

    p(1836m₀)→e⁺(m₀)+m"(1835m₀)...(2)

    其2:場質量的解析式

    場質量=場密度×場體積:m"=ρ"V"..(3)

    場密度:ρ"=m₀/(4π/3)r"³...(4)

    光子半徑:r"=λ/2π...(5)

    光子體積:V"=(4π/3)(λ/2π)³...(6)

    質子體積:V=(4π/3)r³..(7)

    其3:音爆製造的場質量

    根據(3)~(7),不難匯出

    場質量方程:m"=m₀r³/r"³...(8)

    其4:推導電子軌道半徑

    根據方程(1)有:m₀r³/r"³=1835m₀...(9)

    匯出軌道半徑:r=r"·³√1835=9.4pm

    其中光子半徑:r"=λ/2π=0.77pm

    3.2 中子的理論模型

    中子(n)→正負電子(e⁻)+場介質(m")...(10)

    n(1840m₀)=e⁺⁻(2m₀)+m"(1838m₀)...(11)

    由於正負電子之間的同斥異吸弱化效應,有所謂的電弱力,即核內電荷之間的電磁力:

    F=1.5ke²/R²=ξ(m₀c²/R)²...(12)

    弱化係數:ξ=1.5ke²/(m₀c²)²=5.1×10⁻²

    可見,電弱力大約是強力的5%。電磁力大約是強力的3%。

    在中子模型中,由於弱力作用,正電子軌道半徑大大縮短,在核心地位以光速震盪,負電子以光速環繞運動。

    正電子音爆質量:m"⁺=m₀r³/r"³=3m₀

    正電子軌道半徑:r⁺=r"·³√3=1.1pm

    負電子音爆質量:m"⁻=m₀r³/r"³=1835m₀

    負電子軌道半徑:r⁻=r"·³√1835=9.4pm

    4 中子星的最小半徑

    4.1 中子星的最小質量

    按第2章設中子星的最小質量

    M₀=1.72×10²⁷kg。

    4.2 中子星的最大密度

    中子態密度≈中子星密度

    中子密度=中子質量÷中子體積,即

    ρ=1840m₀/4.2r³(r=9.4×10⁻¹²m)

    =1840×9.11×10⁻³¹÷(4.2×9.4³×10⁻³⁶)

    =4.8×10⁵kg/m³≈500噸/米³

    密度是鋼鐵7.8噸/米³的64倍,是太陽密度1.4噸/米³的360倍。有人覺得這個數字偏低了,我不以為然。

    在中子星的中心區域,中子態相當於超高溫等離子體的熔融態,電子皆以光速震盪,有超強抗簡併壓能力,必須有足夠震盪空間。

    在中子星的邊緣區域則不然,否則就會出現超新星大爆炸的臨界狀態。

    有人甚至說,黑洞(作為超高密中子星)的密度無窮大,勢必導致電子一個個緊挨在一起而不再運動,這顯然是荒謬的。

    4.3 中子星的最小半徑

    ①中子星的最小體積:

    V=M/ρ=1.72×10²⁷÷(4.8×10⁵)

    =3.6×10²¹ [m³]

    ②中子星的最小半徑:

    R=³√(V/4.2)=³√(3.6×10²¹÷4.2)

    =9.5×10⁶[m]

    =9500km。(地球半徑6400km)

    5 中子星的線速度

    5.1 估算中子星的線速度

    據說,脈衝星最短週期0.0014秒,最長週期11.76秒,最快與最慢的線速度:

    v(max)=2πR/T

    =2π×9.5×10⁶/0.0014

    =4.3×10¹⁰米/秒=143c

    v(min)=2πR/T

    =2π×9.5×10⁶/11.76

    =5.13×10⁶米/秒=0.017c

    5.2 估算中子星的光速半徑

    顯然,中子星的線速度超光速,是絕不可能的。只能理解為:

    由於中子星是一團超高溫電子氣,中子星自轉不可能像地球一樣整體一起轉動。

    可能是中心區域以光速自轉,邊緣區域因粘滯作用做低速跟轉。

    這好比容器中的切碎機刀片高速旋轉,邊緣物料並不同速旋轉。

    假設T=0.0014秒是最短週期:

    令,v=2πR/0.0014=c

    有:R=0.0014c/2π=6.7×10⁴米

    即,脈衝星從中心半徑67千米處之後,粘滯速度越來越低。

    6 中子星的設想模型

    從脈衝星的燈塔效應,可知中子星的核心區域67千米處,整體性以光速旋轉。進而聯想,中子星是一個光速自轉的巨大漩渦體。

    中子星中心區的南北極,應該有與電子南北極一樣的引力結構。

    中子星核心層的向心力

    F=MC²/R

    =2×10³²×3×10⁸÷(6.7×10⁴)

    =9×10³⁵[N]

    地球表層的向心力

    F=mg=6×10²⁴×10=6×10²⁵[N]

    F=mg=2×10³⁰×2.7×10⁸=5.4×10³⁸ [N]

    其中,g=Gm/R²

    =6.67×10⁻¹¹×2×10³⁰÷(7×10⁵)²

    =2.7×10⁸[m/s²]

    7 估算最大中子星的質量

    最大中子星理論上是存在的。因為,

    當中子星質量到最大,核心層電子之間碰撞機率極大,引發正負電子湮滅反應,同時,殼層的核聚變產物,從重元素到輕元素依次產物,會因湮滅急劇膨脹而發生大爆炸

    假設電子之間最小間距

    d=0.1~0.01r₀=0.0282~0.282fm

    其中,r₀=2.82fm是電子的經典半徑。

    最小與最大的電磁力倍比:

    η=1.5(9.4pm/d)²=1.7×10¹²~10¹⁴

    則,最大中子星質量範圍在:

    M*=ηM₀

    =1.7×10¹²~10¹⁴×1.72×10²⁷

    =3×10³⁹~10⁴¹千克

    =15億~1500億個太陽質量。

    據有關資料稱,本超星系團的M87黑洞質量為65億個太陽質量。估計超新星質量在100億左右個太陽質量。

    結語

    1. 核內電子的動力學,是筆者開發的一塊處女地,旨在走出標準粒子模型的困境。

    2. 運動是物質的存在形式,萬有的極性、荷性、引力場,是描述絕對運動的三個側面。

    3. 地球原子星只能大概推演到中子星,資料不免有些出入,但不妨礙“原子態→中子態”的動力學邏輯框架之嘗試。

  • 4 # 漫步科學

    “中子星上主要是不帶電的中子,為什麼其磁場那麼強?”相較於普通天體來說,中子星的磁場強度是非常高的,這主要和中子星自身含有巨大的質量和能量有關,但是對於中子星磁場的產生原因,目前尚無定論。

    中子星

    中子星是繼黑洞和夸克星(理論上存在的一種緻密星體)之後密度第三大天體,形成中子星的恆星質量通常在8-30倍太陽質量之間,當這些中等質量的恆星處於演化末期時,其內部的核聚變反應將以鐵元素來進行,但是鐵元素聚變反應釋放出的能量小於其聚變所吸收的能量,因此恆星內部的輻射壓將不足以抵達自身重力引起的坍縮效應,整個恆星的物質將快速的向核心處跌落,落向核心處的物質由於“反彈效應”又會快速的向外衝出,從而形成猛烈的超新星爆炸。

    當整個恆星坍縮形成的壓力作用到恆星核心處時,核心物質會處於極端高壓狀態,粒子在高壓作用下被“壓碎”成中子、質子和電子,而電子和質子又被“壓在一起”形成中子,此時整個核心向內的引力和向外的中子簡併壓處於平衡狀態,中子星也就誕生了。科學家估計中子星的質量在1.35倍太陽質量到2.1倍太陽質量之間,如此高的質量被壓縮在一個半徑為十到二十公里範圍的球形區域內,因此中子星的密度也非常大,據估計每立方厘米中子星物質質量高達二十億噸。除此之外中子星還繼承了一部分恆星的角動量,由於中子星半徑更小所以其轉速也是非常快,據估計中子星表面最大的線速度可達光速的百分之七十。

    現有理論模型認為,雖然這種緻密星體被稱為中子星,但是整個星體的構成物質並非全部都是中子,整個中子星外到內由於壓力的增加,物質會呈現不同的狀態與結構。通常認為中子星的最外層可能會有一個十米多厚的“大氣層”,在中子星極端的溫度與引力作用下,這部分以氦粒子為主的“大氣層”將處於等離子態,並不時的透過核聚變反應釋放出大量的能量。中子星的外殼處於薄而堅固的狀態,通常認為其主要成分是鐵,在極端的重力作用下,整個中子星表面的起伏落差不超過兩釐米。隨著深入核心,物質的密度也在逐漸增加,中子也會越來越密集,從而形成一種由中子、質子、電子混合成的超流體物質。而中子星的核心是什麼狀態,科學家並沒有明確的結論,可能是“夸克湯”或者固體中子晶格等。

    中子星的磁場

    天文學家於1967年發現了首顆中子星,雖然距今已有五十多年,但是對於中子星結構、性質依然充滿疑惑,當然這也包括中子星的磁場。中子星的磁場強度比地球磁場要高出上萬億倍,雖然關於中子星磁場的成因並不清楚,但是科學家在現有理論基礎上也提出了一些可能的原因,比如和其相關的中子磁矩和“電磁轉化(天體發電機理論)”等。

    在談論磁場的成因時,往往離不開電場的因素。電磁理論告訴我們,電與磁就像是物質的一體兩面,交變的電場可以產生磁場,而交變的磁場也可以產生電場,同樣在微觀世界也會產生這種作用。電流可以認為是電荷的移動,因此帶有電荷的微觀粒子本身也是可以產生磁場的,以電子為例,電子攜帶負電荷且圍繞原子核運動,因此其具有相應的軌道磁矩,同時它的自旋運動也會產生自旋磁矩,當然按照理論力學來說,這兩種磁矩也都是量子化的。有理論認為中子星的磁場可能就源自於中子自旋磁矩,在標準理論模型中,中子其實是一個複合粒子,它由兩個下夸克和一個上夸克組成。由於下夸克和上夸克電荷抵消,所以中子總體顯電中性,雖然如此但是中子本身還是具有磁矩的,這是因為中子在結構上或者說夸克層面是攜帶電荷的,曾有理論表示,如果把中子看做是一個球體,當把球體刨開後,我們會發現中子的外殼攜帶負電荷,中間層攜帶正電荷,而核心區域則又攜帶負電荷。現代科學認為,一個物體之所以具有磁場,和其構成粒子的磁矩排列有關,當我們把這個物體換做是中子星時,那麼其磁場的理論也就可能和中子磁矩有關。

    對於中子星磁場的成因,也有理論參考恆星的磁場形成機制進行過分析。通常認為恆星的磁場源自其內部的等離子體運動,這些等離子體由於對流作用以及恆星的自轉作用會產生自感電流和自發磁場,我們地球的磁場也有相似的成因,而同樣的作用也可能發生在中子星上。首先從結構上來說,中子星也是含有等離子物質的,而且其自轉週期往往在數毫秒內,因此在這些條件的作用下中子星也是有可能激發出極高的感應磁場。

    綜合以上兩點,對於本題來說,不論中子星的磁場是何種原因形成,之所以其磁場強度如此之大,肯定和中子星自身的質量、密度、引力、自轉週期等因素有關,也就是說中子星的高強度磁場,是由中子星自身的條件所決定的。

    總結

    綜上所述,雖然中子星由大量中子組成,但是中子本身也是有磁矩的,不過對於中子星磁場的形成原因,科學家並沒有清晰的答案。中子星作為一種緻密性,其自身的結構、質量、密度、引力、自轉週期等都超乎尋常天體,這也是其磁場強度如此之大的原因。

  • 5 # 時空通訊

    中子星上主要是不帶電的中子,為什麼其磁場那麼強?

    首先,我們瞭解一下中子星是怎麼來的?

    有資格形成這種天體的恆星質量必須大於太陽的8倍,小於太陽質量的30~40倍。這種大質量恆星在壽終正寢時會拼盡全力來一個迴光返照,爆發出巨大的能量,將大部分質量散盡迴歸太空,中心留下一個至密的核,這個核有太陽質量的1.44倍以上到3倍左右,這個核就是中子星。

    這個核有多大呢?半徑10~20km。有人老不相信中子星有那麼“重”,每立方厘米質量達到1~20億噸,想想就明白了,一個10~20公里半徑的球,濃縮了1.44個太陽以上的質量。要知道太陽質量是1.9891x10^30kg,半徑為69.6萬km。掰下手指頭,用太陽質量乘以1.44,再除以半徑10km的球體積,其密度不就出來了?

    上面這幅照片顯示的就是距離我們6300光年的蟹狀星雲,這是在1054年爆發的一顆超新星遺蹟,其中心就是一顆中子星,也是一顆脈衝星。

    中子星的幾個極端特點。

    中子星的特點除了密度大,還有自轉速度超快、溫度超高、壓力超大等特點。

    中子星自轉主要是繼承了原恆星的角動量,這有點像跳冰上芭蕾,當運動員縮緊身體時,緩慢的旋轉就會變得快了起來。原恆星都是數十萬甚至百萬千萬km半徑,縮小到10來km,因此轉起來就快多了。最快的毫秒級脈衝星,如代號為J1739-285的中子星,自轉速度達到每秒1122轉;已知最高轉速的中子星PSR0535-69,轉速高達每秒1968轉。

    中子星剛形成時,溫度可達10^12K,就是萬億開爾文,而太陽表面溫度才6000K,中心溫度才1500萬K。中子星溫度比太陽溫度高出上億倍。隨著時間的推移,中子星溫度經過一個“烏卡”過程,10000年後,中心溫度會降到1億K,表面溫度會降到100萬K。

    中子星壓強達到10^28個地球海平面大氣壓,也就是比地球海平面高出1萬億億億倍,比地球中心壓力約300萬海平面大氣壓高出30萬億億倍,比太陽中心3000億大氣壓高出3億億倍。

    由於中子星這種極端特點,它除了害怕黑洞,任何天體靠近它都會被它吃掉,就更別說人造天體了,因此人類想要近距離觀測中子星是不可能的。中子星的表面逃逸速度達到光速一半,也就是每秒15萬km,如果一個人被中子星引力捕獲掉落其上,速度將達到一半光速,撞擊造成的能量達到2億噸TNT爆炸威力,相當4枚世界最大核彈沙皇炸彈,或15000多顆廣島原子彈同時爆炸威力。

    不過這點威力在中子星極大的重力場作用下,可能掀不起一個毫米的波浪。

    還有一個極端特點就是超強磁場。

    中子星的磁場有多強呢?我們來比較一下。

    磁場的衡量單位叫“高斯”,字母表示為Gs。地球磁場為0.7Gs,就足以抵擋太陽風的侵襲;木星磁場達到14Gs,是地球的20倍;太陽磁場極區普遍磁場很低,只有1Gs,但太陽磁場活動性很大,兩極噴發時可達1000Gs,日面寧靜區磁節點磁場強度也達到上千Gs,但黑子爆發磁場可達4000Gs。

    這些看起來已經很強的磁場,與中子星磁場比起來完全是小兒科了,就連用“小巫見大巫”來比喻都大大高估了恆星磁場了。中子星的磁場強度至少在數千億Gs以上,絕大多數脈衝星表面極區磁場強度都高於10000億Gs,甚至高達20萬億Gs。

    脈衝星是中子星的一種,就是旋轉的中子星,因不斷地發出電磁脈衝訊號而得名。其實中子星都會旋轉,只不過有快有慢,那麼怎麼有區別於脈衝星呢?

    這是因為天體的自轉軸與磁軸並不重合,中子星也一樣。這樣中子星旋轉起來,從磁極發出的能量射線就會像燈塔一樣掃過太空,而這束能量正好掃到地球,並且有規律的重複掃過,被人類接受到了,這顆中子星就是脈衝星。由於中子星很小,那些雖然也有旋轉和能量射出的中子星,由於其能量訊號沒有掃過地球,就比較難被人類發現,即便發現了,也不叫脈衝星,依然叫中子星。

    現在我們來說說,中子星組成和帶不帶電的問題。

    理論上認為,中子星是在極大壓強下,原子外圍的電子被壓進了原子核,帶負電的電子就與核內帶正電的質子中和為了中子,加上核子裡本來的中子,整個星球就成為一個由中子組成的星球,其密度達到原子核密度。

    這個理論是理想理論,並沒有錯,但在實際中,中子星本身並不是一個完整的中子球,而是根據壓強不同,就像地球一樣,有幾個不同分層結構。其表層是一些被壓強壓垮,還沒來得及與質子結合的遊離電子;第二層是處於結合過程的原子核、電子、中子等混合體;第三層應該是已經結合完成的全中子了,但在極端的高溫高壓下,這裡呈現出超流體液態;第四層是超固態核心區。

    因此,所謂中子星不帶電這個論斷是不成立的。何況即便全部是中子組成,而中子是由1個上夸克和2個下夸克組成的複合粒子,夸克是帶電的,上夸克帶2/3正電,下夸克帶1/3負電。

    因此,中子星不帶電是一個誤區。

    那麼中子星的磁場怎麼來的呢?

    我們先來了解一下天體磁場是怎麼來的。雖然目前對於天體磁場的來歷還沒有一個統一的認識,但目前科學界認同比較多的理論是發電機效應。

    我們知道,發電機的轉子切割磁力線會產生電流,由此科學家提出地球內部存在類似“雙軸發電機”的磁場產生效應。地球內部有多重結構,各個結構密度和狀態都不同,在地球自轉時,不同的結構轉速是不一樣的,這樣地球產生了穩恆的電流,該電流產生了地球磁場。

    根據這些理論,中子星出現的強大磁場就不難解釋了。

    其一,中子星自轉速度極快,達到地球自轉的上億倍,其分層結構轉速差異很大,特別是中間有超流體這種超導物質,根據發電機效應,必將形成超強的磁場;

    其二,中子星是由巨大質量恆星爆發而來,其不但繼承了前期母星的角動量,同樣也能夠繼承母星的磁性。

    但最近一項研究否定了第二點,就是繼承母星磁場的說法。

    這項研究是坐落在德國慕尼黑的馬克斯普朗克天體物理研究所一個團隊做出的,他們認為,中子星可能是在自身形成過程中產生的極端磁場。這個過程是,巨大恆星在坍塌的最初幾秒鐘,新生的中子星透過發射中微子快速冷卻,從而引發了強烈的內部對流,就像一鍋燒開的沸水上下翻滾,這樣就導致原本存在的原恆星弱磁場快速增強。

    這個理論支援了發電機模型理論,他們透過超級計算機對這個理論進行模擬,顯示出了中子星初始弱磁場一路放大到10^16Gs,從而正是這種推測是正確的。

    他們認為,如果極強磁場是繼承自原恆星,這種極強的磁場會導致原恆星轉速減慢,最終也導致中子星轉速很緩慢。但實際上中子星的轉速是很快的,最快的達到每秒1968轉,因此這種強大磁場不可能來自原恆星。不過他們並沒有否定中子星從原恆星中繼承了較弱的磁場,正是有這些較弱的磁場,透過發電機理論才得以快速增強。

    這就是中子星極強磁場的大致來歷。關於天體磁場形成的準確完整機制,依然在探究中。

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