第1420节
在简并反应中。 原子核和电子会被分开，原子核紧挨着叠一块儿，这时候的恒星不叫恒星，叫白矮星。 白矮星靠的是电子简并压对抗引力阻止星体收缩，中子星则是靠中子简并压与坍缩压力进行对抗。 一旦内部简并中子气所产生的张力不能抗衡坍缩压力，星体将进一步坍缩成为黑洞。 接着徐云顿了顿，继续说道： “杨先生，根据我们的元强子模型成果，中子不带电仅仅表示中子作为一个整体是电中性，并不表示中子的任何一部分都不带电。” “正如铁原子也是电中性的，作为一个整体，铁原子也不带电，但是这并不排除铁原子的一部分带正电另一部分带负电。” “加之中子存在磁矩，因此中子星理论上同样存在磁场。” “高速转动的中子星就像是一个高速发电机的转子在切割磁力线，所以在旋转中的中子星……必然会发出电磁脉冲信号。” “至于这些信号的周期和磁场强弱……杨先生，您可以现在就结合我们的元强子算一算，应该很简单的。” 杨振宁闻言，不由微微蹙起了眉头。 徐云的解释倒是还算不难理解，但现在要他计算磁场强弱和信号周期……这他就有些不明白了。 这两个数据有意义吗？ 不过正如徐云所说，这两个参数计算起来不算复杂，因此杨振宁犹豫片刻，还是提笔计算了起来。 众所周知。 只要你相信广义相对论在星体方面没有问题，那么星体的结构便可以由tov方程给出： m（r）=∫0r4πr′2p（r′）dr。 一旦你给了另一个初始条件p（0）以及物态方程p（p），就可以通过求解上面的微分方程给出整个星体内部的密度压强等等。 从星体中心向外，在某一个r处，p（r）降到了0，你就可以把这个r解释成中心密度p（0）的星体半径。 虽然这个方程对于极端致密天体的物态并不是非常的清楚，某种意义上来说甚至属于待解决的重大物理问题之一，计算出大致区间还是不难的。 好比后世有一种根据脚长反推身高的公式，这公式准吧还真未必准，但是计算出来的身高区间多少都还符合【人类】的定义——至少不会给你算出个身高三米的巨人…… 加之徐云他们还在元强子模型中加入了原子核结合能半经验公式，因此杨振宁很快将大致数据推导了出来。 不过在即将写下最终得数的时候，杨振宁的笔尖忽然一顿，整个人轻咦了一声： “唔？” 只见他再次将算纸拉到了最开始的地方，然后重新的核算了起来。 十分钟后。 杨振宁的眉头拧得愈发紧凑了，只见他重新拿起话筒，问道： “小徐，根据转动惯量推导……在角动量守恒的基础上，高速旋转的脉冲星周期只有6秒左右？” 徐云嗯了一声： “没错。” 吧嗒—— 话筒对面清晰的传来了一道东西落地的声音，不出意外的话应该是杨振宁手中的圆珠笔。 与此同时。 话筒对面的杨振宁亦是陷入了长久的沉默。 见此情形。 徐云很是理解的叹了口气。 当年的奥本海默虽然和沃尔科夫搞出了tov极限，但他们估计的中子星质量上限只有太阳的0.7倍左右。 而实际上根据后世的观测结果显示，他们所用的状态方程对中子星而言并不理想，出入偏差是很大的。 因为…… 中子星的结构远远没有那么简单，甚至比徐云向杨振宁介绍的都要复杂很多倍。 就像地球外有一层大气一样，中子星最外层也有一层很薄的“大气“。 它主要是由一些轻核，比如氢核，氦核，碳核组成。 然后往内走就是中子星的外壳层，它们密度横跨七个数量级，主要由处于化学平衡的质子，中子和电子（注意到电子开始出现，并将提供巨大的费米压强，这将决定了随着密度增大中子星成分的变化）组成。 更确切的说。 外壳层的顶端还是由原子核和电子组成，不过随着深度的增加，密度不断增大，电子费米能也不断增大，从而更大电荷数的核也不断增加。 从最表面的铁56核，一直到元素周期表的尽头——铁核是核素图上单位核子束缚能最大的核，但是随着密度增大，它不足以提供足够的库伦能约束电子 最终，由核对称能来和电子的费米能竞争。 再往里面走是中子星的内壳层，原子核中过大的中子占比将造成核的不稳定。 它们会相互配对，形成超流相的中子气来试图降低能量。 接下来是中子星的外核了，这是中子星绝大部分的质量来源和半径所覆盖的区域，核物理中的对称能在此决定了其中可能的组分。 这个壳层的密度达到了核物质密度，形成了紧致的均匀中子系统——可能这个才是最符合公众对于中子星的认知的壳层。 这时候壳层的组成还多了缪子，因为电子的费米能不断增大，甚至达到了缪子的静止质量。 然后就是内核，物理界预期会出现带有s夸克的超子（和缪子出现的原因类似），这中间有著名的超子疑难的问题。 除此之外，pi介子和k介子的集体激发会破坏空间宇称，还可能出现介子凝聚等等…… 后世关于高速旋转的中子星……也就是脉冲星还有着所谓的灯塔模型，不过这玩意儿目前似乎也有推导重来的风险。 当时徐云还基于脉冲星的某些性质写了个新书开头，想着下本书发布来着。 结果没想到一年不到使用的理论就快废了，只能说现代理论成果的更新速度确实有点儿快…… 总而言之。 后世对于中子星都了解甚少，更别说如今这个时期的物理学家了。 即便是杨振宁这样的大佬，面对这些概念也显得有些无力。 因此徐云在和杨振宁的交谈过程中很多话都是收着说的，比如脉冲星的各类参数。 后世兔子们的黔省fast天眼已经探测到了超过800颗，有时一天几个，有时几天一个。（这里推荐一下fast的官网） 目前观测到最慢的脉冲星周期大概是10秒自转一次，已知最快的脉冲星转速每秒716圈，表面的线速度达到光速的四分之一，编号psrj1748－2446ad。 在不自爆身份的情况下。 徐云敢把这个数字说给杨振宁听，这位大佬不以为徐云有精神病都算是心态好的了。 过了足足有三四分钟吧。 杨振宁方才重新拿起电话，对徐云问道： “……小徐，就算你说的脉冲星真的存在，那么它和引力波探测又有什么关系？” 徐云闻言暗赞了一声不愧是大佬，在这种情况下都能抓住问题的关键——徐云引出脉冲星的目的，可是为了原初引力波来着。 如果脉冲星和原初引力波无关，那么它转的再快也没有意义。 于是徐云组织了一番语言，继续说道： “杨先生，您应该知道，根据奥本海默归纳出来的中子星模型，脉冲星会发射很强的双极辐射。” “假设——我是说假设啊，假设脉冲星的自转轴和磁轴有一定的偏角，那会发生什么事？” “偏角？” 杨振宁眨了眨眼，思索着说道： “如果自转轴和磁轴有偏角存在，那么当脉冲星磁轴扫过地球的时候，我们就会接受到一个脉冲信号。” “而两次脉冲信号的间隔，就等于自转周期……咦，等等！” 只见杨振宁的声音骤然拔高了几分： “小徐，你的意思莫非是……” “如果我们能找到自转周期是毫秒级别的脉冲星，就可以根据自转周期的变化，去探测原初引力波？” 啪！ 徐云闻言隔空打了个响指，脸上的表情显得很灿烂： “没错！” 早先提及过。 如果单纯依靠科技设备，想要探测到原初引力波最少都需要架起比柯伊伯带还大的探测器。 这对于现如今的人类科技水平而言显然是不可能的，不过后世的物理学家却在宇宙中找到了一个天然的引力波探测器。 那就是……脉冲星。 脉冲星除了转速高之外，更重要的是它的磁场强度也很高。 磁场的衡量单位叫“高斯”，字母表示为gs。 地球磁场为0.7gs，就足以抵挡太阳风的侵袭； 木星磁场达到14gs，是地球的20倍； 太阳磁场极区普遍磁场很低，只有1gs，但太阳磁场活动性很大，两极喷发时可达1000gs，日面宁静区磁节点磁场强度也达到上千gs，黑子爆发磁场可达4000gs。 这些看起来已经很强的磁场，与中子星磁场比起来完全是小儿科了： 中子星的磁场强度至少在数千亿gs以上，绝大多数脉冲星表面极区磁场强度都高于10000亿gs，甚至高达20万亿gs。 超高强度的磁场可以为辐射束提供极强的动力，同时从磁极在各个方向中炸出——这些磁极并不总是与脉冲星的旋转轴对齐，就像地球的南北磁极不与我们星球的旋转轴对齐一样。 在这种情况下。 毫秒脉冲星就像具有稳定周期的太空灯塔，当它扫过地球的时候，我们就在射电波段探测到一个脉冲。 我们可以把脉冲到达的时间准确地记录下来，这类脉冲到达时间之间的间隔理论上是恒定不变的，但实际上这些间隔会有极其细微的变化。 导致这些变化有很多因素，已知的就有地球的运动，太阳系天体导致的引力红移，星际介质的变化等等。