¿Una cucharada de una estrella de neutrones permanecería intacta?


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He escuchado a personas decir que una cucharada de estrella de neutrones pesaría más de mil millones de toneladas. Si alguna vez pudiéramos tomar una cucharada de uno, ¿permanecería intacto con la misma densidad?

Respuestas:


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Si tomamos material de la estrella de neutrones y de alguna manera lo transportamos a algún lugar para examinarlo (¡digamos la Tierra!), Los resultados serían catastróficos. Con una densidad de kg / m 3, los neutrones tienen una densidad numérica de 6 × 10 43 m - 3 y una densidad de energía cinética interna de 3 × 10 32 J / m 3 (calculada utilizando las ecuaciones relevantes para un ideal gas de neutrones degenerados a esta densidad). Entonces, incluso en una cucharada (digamos 20 ml, ¡que tendría una masa de 2 mil millones de toneladas!), Hay 6 × 10 27101736 6×1043-33×103236 6×1027J de energía cinética (15 veces más de lo que emite el Sol en un segundo, o unos pocos miles de millones de bombas atómicas) y esto se lanzará instantáneamente .

La energía tiene la forma de alrededor de neutrones que viajan a alrededor de 0.1-0.2 c . En términos generales, es como la mitad de los neutrones (alrededor de mil millones de toneladas) que viajan a 0.1 c arando en la Tierra. Si he hecho bien las matemáticas, eso es más o menos equivalente a un asteroide cercano a la Tierra con un radio de 50 km que golpea la Tierra a 30 km / s.1039CC

Los neutrones en un gas de estrella de neutrones denso son relativamente estables (la degeneración electrónica bloquea la desintegración beta). La expansión descrita anteriormente permitiría la desintegración beta en protones y electrones, pero como esto sucede en escalas de tiempo de 10 minutos, apenas es relevante para la destrucción inicial. Sin embargo, terminaría después de unas pocas decenas de minutos con una nube en expansión de hidrógeno ionizado de unos pocos minutos de luz.

Se cree que el tamaño mínimo posible para unir gravitacionalmente el material de la estrella de neutrones es de alrededor de (ver aquí ). La densidad electrónica de equilibrio (siempre hay algunos electrones y protones presentes en el material de la estrella de neutrones) para masas más bajas es demasiado baja para bloquear la desintegración beta de neutrones.0,15METRO


¿Qué pasa si elegimos neutronium inerte ? (por cierto, "un neutrón libre se descompondrá con una vida media de aproximadamente 10,3 minutos" -> por lo que no debería explotar todo al instante ... aunque la intensidad de "radiación de descomposición" de una cuchara de este material probablemente eclipsaría cualquier bombas atómicas incluso sin reacción en cadena.
SF.

@SF Has entendido mal mi respuesta. El material explota (se expande a una fracción significativa de ) debido a su presión de degeneración masiva y, por lo tanto, a su energía cinética. Nada que ver con la descomposición de neutrones en absoluto. ¿Qué es el "neutronio inerte"? C
Rob Jeffries

Bien, ahora lo entiendo: me confundiste con la "energía cinética" que generalmente se asocia con el movimiento, mientras que en este caso es más una contraparte subatómica de la elasticidad.
SF.

@SF No, es movimiento. Presión, teoría cinética, etc. Los neutrones tienen momentos enormes.
Rob Jeffries

Impresionante. Esto debería estar en la próxima entrega "What If".
Peter - Restablece a Monica

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No, no es estable sin la gran presión de la gravedad. Hay un tamaño mínimo estable, pero definitivamente es mucho mayor que una cuchara.


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¿Volverían los neutrones a ser un electrón y un protón? ¿O eso no es posible porque los neutrinos que se crearon al mismo tiempo ya no existen?
matryoshka

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@Grace, los neutrones libres se descomponen espontáneamente en protones, electrones y neutrinos. Busque la desintegración beta para obtener más información.
Spencer

Los neutrones libres de Spencer en un ambiente de baja densidad se descomponen espontáneamente en protones y electrones. No están en material de estrella de neutrones (o no fácilmente).
Rob Jeffries

@RobJeffries, eso es cierto, pero no es probable que el medio ambiente permanezca en su estado de alta densidad sin la fuerza gravitacional de una estrella de neutrones completa allí para mantenerlo de esa manera.
Spencer
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