No.
Una estrella de neutrones no es un núcleo. Está mal, mal, mal en todos los niveles pensar de esta manera.
¿Por qué?
- ¿Por qué la vida media del neutrón es mucho más corta que el protón, donde ambos están formados por el mismo número de bariones?
- ¿Cuál es la diferencia entre un protón y un positrón?
- ¿El protón o el neutrón tienen núcleo? Quiero decir, ¿cómo están dispuestas las partículas elementales de quarks arriba y abajo en cada tipo de partículas subatómicas?
- ¿Cuál es la temperatura de la sopa de quark dentro de un protón?
- ¿Qué le da a un protón su carga?
Swaroop Joshi en su última pregunta que hace, en realidad plantea el punto clave en el que debe pensar para comprender qué diferencia a las estrellas de neutrones de los núcleos.
¿Por qué las estrellas de neutrones están hechas de neutrones en primer lugar si son como núcleos?
¡Es porque son enormes!
Son mucho más grandes que los núcleos ordinarios: ¡tienen decenas de kilómetros de radio! Esto es muchos, muchos, muchos órdenes de magnitud más grandes que un núcleo que es solo unas pocas veces [matemático] 10 ^ {- 15} [/ matemático] metros de ancho.
Una estrella de neutrones es algo así como el tamaño de Manhattan: es una esfera tan grande como una ciudad importante en la que viven y trabajan millones de personas. Se concentra casi tanto como el Sol.
Es decir, tiene dentro
[matemáticas] 1.2 \ veces 10 ^ {57} [/ matemáticas]
bariones: piense en ellos como neutrones en su mayoría, pero ciertamente no todos los neutrones. Un núcleo tiene solo unos doscientos nucleones como máximo.
Entonces no hay comparación en absoluto. La gravedad importa en una estrella de neutrones. La gravedad no importa en un núcleo.
En el fondo, es por eso que se prefiere el neutrón ligeramente más masivo que el protón ligeramente más ligero. Este aumento de masa puede compensarse con un aumento en la energía de unión gravitacional general a medida que se forma la estrella de neutrones, porque la reacción de captura de electrones que forma un neutrón a partir de un protón también libera un neutrino y ese neutrino interactúa tan débilmente que puede salir de él. La estrella de neutrones.
De hecho, los neutrinos y antineutrinos son las únicas partículas que pueden moverse libremente a distancias relativamente grandes dentro de la estrella de neutrones debido a las densidades muy altas.
Para que un neutrón dentro de una estrella de neutrones se descomponga, debe absorber un neutrino y convertirse en un protón y un electrón, o debe descomponerse en un electrón, un protón y un antineutrino. Ese último es básicamente el mismo proceso en una estrella de neutrones o en un núcleo.
Pero en cualquier caso, en una estrella de neutrones el electrón permanecerá alrededor: no puede escapar ya que no hay forma de que salga de la estrella si está en lo profundo de la estrella. El asunto es demasiado denso y demasiado extenso, simplemente hay demasiada dispersión para que los electrones escapen y también son retenidos por la gravedad al igual que los neutrones. Además, el protón que se forma de esta manera tampoco puede escapar.
Por lo tanto, no solo los neutrones son un gas Fermi muy degenerado en una estrella de neutrones, sino también los electrones y los protones, y dado que todos los estados de baja energía para electrones y protones ya están ocupados, los neutrones no pueden descomponerse directamente, ya que El impulso de Fermi para electrones y protones está por encima del impulso que posiblemente puedan obtener de la desintegración de neutrones. No se puede conservar el impulso y la energía en los procesos directos debido a la degeneración.
Esto suprime altamente la tasa de descomposición directa de los neutrones en protones una vez que se forman suficientes neutrones, y en su mayor parte el proceso inverso entra en equilibrio.
Recuerde también cómo se formó por primera vez la estrella de neutrones.
¿Por qué está allí en primer lugar?
Se formó en el colapso del núcleo de una estrella moribunda y la estrella se convirtió en una supernova. Antes del colapso, el núcleo de esa estrella moribunda era tan denso como una estrella enana blanca, y estaba compuesto casi por completo de hierro (en realidad de níquel). Era casi tan grande como todo el territorio continental de los Estados Unidos. En ese núcleo, incluso antes de colapsar, los electrones ya eran un gas Fermi degenerado.
Durante el colapso, solo una de las muchas cosas que sucedieron es que esos electrones comenzaron a capturarse en los protones, convirtiéndolos gradualmente en neutrones. Todos los núcleos de níquel se separaron lentamente y se fusionaron en materia nuclear a granel a medida que avanzaba el colapso. Y todas las densidades aumentaron: la densidad de todo aumentó en algo así como un factor de mil millones.
Con el tiempo, los neutrinos formados por las capturas de electrones dejan el remanente colapsado de la estrella: se difunden después del momento de su formación y se enfrían.
La captura de electrones puede continuar durante un tiempo bastante largo, especialmente mientras la estrella de neutrones se mantiene caliente, ya que los neutrinos transportan energía fuera de la estrella y le permiten colapsar aún más en el pozo de gravedad, lo que también la calienta. Las estrellas de neutrones jóvenes son fuentes brillantes de neutrinos. Pero eventualmente se enfrían: puede tomar unos cientos de miles de años como máximo y luego todos estos procesos se cierran.
Por lo tanto, no hay estados para que los electrones de los neutrones en descomposición entren dentro de la estrella de neutrones.
Pero en un núcleo, los electrones de desintegración beta pueden ir directamente al continuo, pueden abandonar el núcleo por completo. No hay gas Fermi degenerado de electrones alrededor para detenerlos y obtienen energía más que suficiente de la desintegración que no tienen ningún problema con los electrones atómicos, que están unidos a radios mucho más grandes que el núcleo. Hay muchos estados en los que entran los electrones de desintegración beta.
Sin embargo, los protones que están presentes en un núcleo presentan un problema para la desintegración beta, ya que puede haber protones que ocupen los estados bajos, lo que podría prevenir la desintegración de los neutrones y estabilizar los neutrones contra la desintegración. Pero de todos modos, algunos núcleos pueden descomponerse beta, especialmente cuando hay suficientes neutrones y, por supuesto, cuando se puede liberar suficiente energía. Entonces este es un equilibrio delicado. Pero es muy diferente que en una estrella de neutrones, donde existe un gran problema para las desintegraciones de neutrones debido a la degeneración de protones y electrones.
Entonces es una idea totalmente equivocada. Una estrella de neutrones es principalmente materia de neutrones: con un infierno de mucho más de mil millones de neutrones y protones en ella en un momento dado, esa estimación está desactivada por muchos, muchos órdenes de magnitud.
Los órdenes de magnitud son lo primero que se debe tener en cuenta al pensar en cualquier problema físico. Estará a medio camino de una solución si tiene una comprensión decente de los tamaños y las escalas de energía.
Una estrella de neutrones está unida por la gravitación y, una vez que se enfría, está esencialmente en equilibrio térmico y químico local: es materia extendida en un estado muy complejo. Puede ser superconductor, puede haber condensados kaon en el interior, puede haber superconductores de color, nadie lo sabe con certeza. Pero una cosa es segura, no es como un núcleo.
Un núcleo tan grande y con tantos neutrones no podría ser estable solo bajo la fuerza fuerte. Ni siquiera puedes formar un núcleo con solo dos neutrones, no importa diez o cien.
Tal núcleo simplemente se rompería y todos sus neutrones se descompondrían.
Las estrellas de neutrones en la superficie son mucho menos densas que en el centro, donde pueden ser diez veces más densas que la materia nuclear, por lo que bien puede haber materia de quarks, incluso con quarks extraños estables en el núcleo profundo de la estrella, y También se cree que las estrellas de neutrones tienen una corteza delgada, quizás de unos centímetros de grosor, de núcleos ordinarios en la superficie.
La densidad en el núcleo de una estrella de neutrones es probablemente diez veces la densidad de la materia nuclear. Entonces esa suposición también está mal.
Los núcleos ordinarios no son tan densos como la materia nuclear simétrica y, en promedio, no son tan densos como las estrellas de neutrones. También hay mucho más espacio vacío dentro de un núcleo ordinario de lo que imaginas, por lo que el modelo de concha del núcleo funciona en absoluto.
Los electrones probablemente se disparan desde los polos magnéticos de una estrella de neutrones y probablemente haya positrones reunidos cerca del ecuador con un espacio de vacío que separa las dos regiones. También hay un enorme campo magnético, en una joven estrella de neutrones y también hay enormes campos eléctricos en la superficie. Por lo general, también hay una rotación rápida, que se bloqueó durante el colapso o se acrecentó más adelante si la estrella de neutrones tiene una estrella compañera. ¡Así que describir el exterior de una estrella de neutrones se convierte en un problema increíblemente complicado en magnetohidrodinámica muy rápidamente!
Por lo tanto, ni siquiera es remotamente como un núcleo.
Olvida la idea!
