第246話:最強的黑科技「縮退砲」要來了嗎?在這之前,先製造「中子星」吧!

2021/04/22閱讀時間約 3 分鐘
中子星是恆星的「屍體」種類之一,恆星耗盡核融合燃料後,無法靠核爆向外的力量來平衡向內的重力,於是導致「重力縮退」(好啦我知道中文不是這樣說,不過我就是想要縮退砲嘛……),依據質量不同,可能變成黑洞、中子星或是白矮星。
帥到很變態的新‧格藍森駕駛員白河愁,縮退砲,發射!(來源:Banpresto)
所謂的中子星,就是在重力縮退的過程中,在極大的引力下原子結構已經無法支撐,電子被「壓回去」原子核裡面,跟質子結合變成中子,結果整顆星球變成幾乎只有中子。原子的大小搭約為0.1奈米(一億分之一公分),大部分是電子的活動範圍,電子被壓回去原子核後,大小變成1「飛米」(fm,10的負15次方公尺,或是十兆分之一公分),一顆恆星會變成半徑只有十幾公里左右,密度達到約每立方公分數千億公斤之多。
以人類的尺度來說,大概是縮成一個細胞大小。「蟻人」本來是變成螞蟻的尺寸,不過越演越誇張,變成可以縮到量子力學的尺度。不過以超級英雄的尺度來說,這應該是屬於「原子人」(Atom)的範疇,主角是「長春藤大學物理系」的Raymond Palmer教授,利用不小心在路上撿到的「中子星的小弟—白矮星」碎片(這?!),可以把東西變小,包括他自己。不過由於原子人屬於DC宇宙,不可能跑到漫威宇宙去,所以變成原子大小的能力,就交給蟻人了。
撿到白矮星碎片但沒有被重力壓扁的原子人,Raymond Palmer教授,物理系的!(來源:Gardner Fox, Gil Kane/DC Comics)
之前的黑洞觀測成功引起大眾對天文物理的關心,不過中子星的研究當然也是天文物理的重要課題,到底中子星的內部長怎樣?有什麼性質?我們無法直接到中子星去做實驗(因為最近的一個也離我們400光年遠),那麼就在實驗室製造一個中子星吧!
等等,中子星可是僅次於黑洞的超強大重力源,在地球上製造中子星,不怕世界毀滅嗎?
不用擔心,科學家製造的是「超微型、超短命」的「類似中子星的物質」。美國的密西根大學、日本RIKEN(理化學研究所)等跨國研究機構,利用RIKEN「仁科加速器科學中心」的加速器,將錫的原子核加速到光速的2/3之後讓它們對撞,在碰撞中心就會產生濃稠高溫的「核子湯」,科學家認為,這一小鍋湯已經相當接近中子星的特性。使用錫的原因是它有中子數超多的同位素,例如錫132,有50個質子,但是中子數高達82個。實驗最主要的目的是,測量在碰撞過程中所產生的π介子的動量分布情形,來探討這種極端條件下的狀態方程式性質,以讓我們更瞭解中子星這種神秘的天體,並進一步製造出「新‧格藍森」與縮退砲(啊最後這個沒有…)。
藝術家筆下模擬中子星內部的加速器實驗,從撞碎的錫原子核中誕生的π介子,由兩個夸克組成(來源:Erin O'Donnell/Facility for Rare Isotope Beams)
這個研究發表於2021/4/19的「Physical Review Letters」(物理評論通訊,有人翻「物理評論快報」總會讓我想到「少年快報」…)。
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Physical Review Letters論文(2021/04/19):https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.162701
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