中子星物質做的足球被踢到地球上會怎樣?15分鐘後地球將被炸掉


5月
20
2019

科普大世界

足球很輕,我們可以踢來踢去,它的重量只有410克到450克之間,還不到一斤重,那麼如果這個足球是中子星物質做的呢?它的重量將會大得嚇人。

正式的足球比賽中規定用球是5號足球,標準直徑是22.1厘米,國際足聯規定的球體圓周標準為68.5~69.5厘米,其體積為615.8立方厘米(足球氣多氣少會有些許差異)左右,如果是這樣大藝團中子星物質,其質量會有多少呢?

中子星的密度高到我們難以理解的程度,它是宇宙之中密度僅次於黑洞奇點和夸克星的天體,每立方厘米中子星物質的質量高達8000萬到20億噸,想一想,每立方厘米的水只有1克重,每立方厘米的鐵只有7.8克,每立方厘米的黃金也只有19克多一點,中子星物質的密度是不是高得難以理解?其實說起來也沒那麼複雜,因為中子星的物質密度就相當於是原子核的密度,如果說一個原子像地球這麼大,原子核只相當於一座高樓的大小,然而它卻占據了這個地球一樣大的原子的絕大部分質量,只有不到萬分之三的質量屬於原子核以外的電子。

我們僅以每立方厘米1億噸來計算,那麼足球大小的中子星的物質質量就會高達615.8億噸左右,如此大質量的一個足球,你能想像嗎?如果將一個這樣的足球從太空踢到地球上,那麼它將能很輕鬆地貫穿地球,然後在地球的引力之下重新回來,接著再貫穿地球,如此往返,可以將整個地球切成兩半,不過地球內部實際上屬於半凝固狀態,地球的引力作用下也不會變成兩半,但是地球的板塊和構造將被破壞殆盡,火山熔岩將大量噴發到地球表面。

不過我們必須明白的是,中子星物質並不可以離開中子星之後仍然保持中子星上的密度,少量的中子星物質離開中子星之後,將會脫離中子簡併態,這會出現一場爆炸,然而這只是一個序曲,因為在15分鐘(中子貝塔衰變的時間大致為15分鐘)之後,中子星物質的貝塔衰變將會產生更大的爆炸,釋放更大的能量。

中子發生貝塔衰變之後,中子的質量比分解後形成的質子和電子的質量大了約

0.0008的比例,而一立方厘米的中子假設有1億噸,那麼1億噸的中子星物質發生核變後,其中會就有8萬噸物質變成純能量,這太可怕了,根據愛因斯坦的質能關係式計算一下會發現,8萬噸物質轉化的能量相當於1600萬億噸TNT炸藥,大致相當於800億顆日本廣島原子彈的威力,或者說相當於3200萬顆大伊萬氫彈,這比地球上所有國家的核彈加起來的威力都大幾十萬倍,如果有一立方厘米的中子星物質被拋到地球上,它甚至可以炸裂地球,或者把地球打出軌道。

足球大小的中子星物質又是615.8立方厘米,所以它的威力又得比上面所說的大上600多倍,將會有近5000萬噸物質轉化成能量,相當於48萬億個廣島原子彈釋放能量,所以如果有個足球大小的中子星物質丟到了地球上,那麼它將地球炸的四分五裂都是沒有問題的。

不過也不用擔心,我們人類還想像不到能用什麼樣的技術將中子星物質原封不動地從中子星上分離出來,而一般情況下中子星物質離開中子星之後,就會因為脫離中子簡併態和發生貝塔衰變而變成常態物質,比如我們所常用的重元素如鐵、銅、鋅、銀、錫、黃金等,實際上它們都是來自於中子星的。


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