О звездах и моделях: Страница 2

Оглавление статей
О звездах и моделях
Страница 2

Страница 2 из 2

 

 

Добавим еще энергии. Пусть, например, ящик столкнулся с большим  метеорным потоком.  Тогда атомы  начнут терять  следующие электронные оболочки, и в объеме появятся новые электроны, при соединившись к уже имеющимся. Теперь атом становится высокоио минованным, так как он потерял много электронов. На этой стадии, чтобы нейтрализовать избыточный положительный заряд ядра, атом должен  захватить также много электронов. Теоретически возможно, но довольно редко электроны полностью возвращаются к атому. Электроны и ядра движутся очень быстро в малой части объема ящика, и плотность вещества становится еще больше.

Предположим теперь, что рой метеорных частиц обрушивается на ящик. Они проникают туда, буквально вдребезги разбивают электронные оболочки и почти полностью обнажают атом, оставляя лишь внутреннюю оболочку. После такого «раздевания» атомов ящик заполняется смесью электронов и ядер, движущихся с невероятно большими скоростями, поскольку необычайное увеличение давления — единственный способ для атомов устоять против полного разрушения.

Ученые назвали процесс отрыва электронов от ядер ионизацией давлением. На этой стадии электроны уже нельзя приписывать какому-либо отдельному ядру, и ядра в этом случае могут быть упакованы настолько тесно, насколько позволит им внутренняя электронная оболочка. Проверим теперь содержимое нашего ящика. Мы обнаружим там множество электронов— электронный газ, растворенный в более тяжелом и менее подвижном газе положительных ядер; в общем вещество в ящике приобретает некие свойства, характерные для металлов. Это значит, что, если Солнце освещает одну сторону ящика, тепло на другую его сторону передается благодаря теплопроводности, то есть частицы передают энергию друг другу.

Ученые называют такой электронный газ вырожденным, так как электроны в подобных условиях не могут находиться в состоянии полного покоя даже при температуре абсолютного нуля. В физике существует так называемый принцип Паули, согласно которому никакие два электрона, имеющие один и тот же спин, не могут находиться в одной ячейке фазового объема. Если же их спины противоположны, то не больше чем два электрона могут занимать одновременно одну ячейку фазового объема. По этой причине электроны могут двигаться со скоростями, соответствующими температуре порядка миллиона градусов, однако температура электронного газа в целом очень низка: опустив руку в такой газ, вы не обожжетесь.

Если газ в нашем ящике сжимать при более высоком давлении (и звездах это соответствует гравитационному сжатию), электроны начнут двигаться со скоростями, близкими к скорости света. При таких условиях электроны каким-то загадочным путем проникают в ядра. Это дает начало целой цепочке процессов. Электрон взаимодействует с протоном в ядре и превращает протон в нейтрон, при этом ядро излучает самую удивительную частицу — нейтрино.

Нейтрино, как мы узнали в первой главе, является «бестелесным духом», призрачным носителем ядерной энергии. Эта неуловимая частица не имеет ни электрического заряда, ни массы покоя. Ее единственная роль состоит в том, чтобы сбалансировать законы сохранения при ядерных реакциях. Нейтрино столь неуловимо, столь слабо взаимодействует с веществом, что для его обнаружения требуется целая серия специальных экспериментов. Одно нейтрино из миллиона может быть обнаружено в результате взаимодействия и, как мы уже знаем, проходит без взаимодействия расстояния, равные многим световым годам. Но нейтрино чрезвычайно важны для ученых, пытающихся разобраться в том, что же происходит в недрах звезд, так как эти частицы переносят огромные количества энергии и при определенных условиях нагревают внешние слои звезды, приводя к катастрофическому взрыву.

Вернемся к взаимодействию электронов с протонами, которое приводит к превращению последних в нейтроны: этот процесс продолжается до тех пор, пока ядра не станут нестабильными. Нестабильность возникает, когда ядра содержат слишком много нейтронов по сравнению с протонами; при некотором критическом соотношении между ними ядра начинают распадаться на отдельные частицы. Теперь вещество в ящике состоит из смеси трех вырожденных газов: протонного, нейтронного и электронного, с которых мы начали. Между частицами по-прежнему имеется заметное пространство, но теперь они значительно ближе друг к другу, чем вначале. В итоге первоначальный объем гигантского обращающегося вокруг Земли ящика уменьшается примерно до 30 мм3, а вещество в ящике становится в 1 млн. раз плотнее железа. Но ящик можно сжать еще сильнее. В центре звезд давление обусловлено гравитационным сжатием, мы же для сжатия ящика просто будем неограниченно увеличивать давление на его стенки. Ящик продолжает уменьшаться до тех пор, пока плотность в нем не станет в 10 триллионов раз больше плотности железа. Теперь он сжат до размеров крошечного кубика с ребром, равным толщине ногтя мизинца. Вся масса первоначального гигантского 100-метрового куба сдавлена в крошечный кубик с ребром меньше четверти миллиметра. Находящееся в нем вещество представляет собой ядерную жидкость, а лампочки, заполнявшие его, сжаты до размеров фундаментальных частиц, из которых состоит Вселенная. Именно благодаря полному разрушению атомов вещество может быть сжато до плотностей, величины которых лежат почти за пределами нашего понимания.

 

I.M. Levill «Beyond the known universe»

Перевод с английского канд. физ.-мат. наук Н.И. Шакуры

 

« Предыдущая — След.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: