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。

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