Как образуется нейтронная звезда?
Это интересно, так как этот процесс показывает единство микромира и космоса.
Когда взрывается сверхновая, оболочка звезды разлетается, а ядро сжимается.
Ядра атомов разрушаются, остаются одни протоны, нейтроны и электроны. Процесс, который
идет дальше, называется бета-распад. Когда электрон приближается к протону на расстояние
порядка миллиферми (ферми = 10(-15) метра), между ними возникает слабое взаимодействие:
в протоне возникает кварковый ток, а электрон превращается в лептонный ток.. Эти два
тока обмениваются промежуточным бозоном W(+) (между прочим, масса этого бозона в 85 раз
больше массы самого протона!). В результате кварк аромата u в протоне превращается в кварк
аромата d, тем самым протон превращается в нейтрон (протон – это uud, а нейтрон - ddu),
а электрон превращается в электронное нейтрино. Нейтрино улетают, а нейтроны продолжают
сжиматься. Нейтроны - это фермионы, т.е. они подчиняются статистике Ферми-Дирака. У фермионов
полуцелый спин ( в отличие от бозонов, у которых спин целый или нулевой), поэтому на них
распространяется принцип запрета Паули: на одном энергетическом уровне может находиться
только одна частица. При сжатии они образуют квантовую систему ( это происходит, когда длина
свободного пробега нейтронов становится порядка длины волны де Бройля нейтрона)
и заполняют все возможные энергетические состояния - получается вырожденный нейтронный газ.
Этот газ будет создавать давление, и если это давление уравновесит силы гравитации, то возникнет
нейтронная звезда, если нет, то коллапс будет продолжаться до образования черной дыры.
Как устроена нейтронная звезда?
Ядро из нейтронов, протонов и электронов, плотность 10(15) г/см(3).
Мантия из сверхтекучей нейтронной и сверхпроводящей протонной жидкостей ( протоны и нейтроны
объединяются в т.н. куперовские пары и приобретают свойства бозонов, т е. в квантовых системах
заполняют самые нижние энергетические уровни).
Кора из ядер железа, образующих кристаллическую решетку.
Атмосфера – плазменная оболочка с плотностью 10(9) г/см(3).
Нейтронные звезды - это звезды с самыми сильными в природе магнитными полями.
Магнитная индукция этих полей составляет: В = 100 - 1000 МТл. Для сравнения индукция солнечного
магнитного поля: В = 0.1 Тл ( в пятнах В = 0.3 Тл).
Плотность энергии магнитного поля : w = мю(0)Н(2)/2 (Н - напряженность магнитного поля).
Для В = 1000 МТл, при пересчете по формуле Е = mс(2), получается: 4500 г/см(3) !!!
Когда внешнее магнитное поле превышает внутриатомное, полностью искажается структура атомов.
Соединяясь вместе, атомы в сверхсильных полях образуют полимерные цепочки, выстроенные вдоль
силовых линий – нитевидные кристаллы Рудермана.
Поверхности нейтронных звезд, нагретые до 10(6)К, состоят из нейтрального и кристаллизованного
вещества.
Радиус нейтронной звезды при массе, равной солнечной, 10 км.