“脈衝星?”
聽到徐雲隔著千裡之外說出的這個詞,楊振寧頓時微微一愣。
脈衝星?
這啥玩意兒?
有一說一,單獨談到脈衝這個概念,楊振寧倒是不怎麼陌生。
這個概念的文字釋意早在上個世紀就被提出來了,提出者正是徐雲的男酮文對象小麥,也就是麥克斯韋同學。
所謂脈衝,自如其意,和人體的脈搏有些類似。
人體的脈搏每一次的起伏都可以看作是一次浪潮,而這一次又一次的周期性浪潮就叫脈衝。
至於第一個應用了脈衝概念的現實技術則是脈衝機體,1924年的時候德國人馬克思發明——不是那個馬克思哈,是e.馬克思。
所謂脈衝機體,也就是赫赫有名的馬克思發生器。
這玩意兒主要通過低壓直流電源產生高壓脈衝,通過電容並聯充電再串聯放電的高壓裝置。
它能模仿雷電及操作過電壓等過程,所以經常用於絕緣衝擊耐壓及介質衝擊擊穿、放電等高能物理試驗中。
人類科技發展到如今這個時期,脈衝在技術上的應用都已經超過了三十種。
但是
在這三十多種技術中,沒有一種能和脈衝星這三個字沾上半毛錢的邊。
要知道。
楊振寧作為一名長期待在海對麵並且獲得了諾獎的頂尖理論物理學家,基本上可以說站在了人類科技的最前沿。
無論是一些理論也好、科技成果或者項目也罷,即便是海對麵最機密的某些研究,他最少都能聽到一些有關的風聲。
但脈衝星這個詞,他此前卻聞所未聞。
不過徐雲此前在暗物質以及工業軟件這兩件事上已經給楊振寧帶來了不小的震撼,於是這位大佬並沒有急著質疑徐雲,而是很耐心的問道:
“小徐,恕我孤陋寡聞,敢問這個脈衝星究竟是.?”
電話對頭的徐雲想了想,說道:
“楊先生,你聽說過茲維基和巴德提出的中子星概念嗎?”
“中子星?”
楊振寧這次倒是很快給出了答複:
“就是茲維基提出的那種致密天體?後來被奧本海默和沃爾科夫總結出來的中子模型?”
眾所周知。
在宇宙中,致密天體一共可以分為三種:
第一種質量較小的致密星叫白矮星,其質量和太陽質量大小差不多或更小。
理論上認為白矮星的質量小於1.4個太陽質量,它的半徑大約為太陽半徑的百分之一,屬於一種末期天體。
例如咱們的老鄰居太陽,在經過紅巨星等一係列的變化後,最終就會變成一顆白矮星。
如果把太陽比作一個正常人,白矮星就相當於隻有你腳趾那麼小兒,重量卻和你相當,密度之高可見一斑。
第二個致密天體則是黑洞,黑洞的質量可以跨越很大的量級,從幾倍太陽質量甚至到幾億個太陽質量範圍都有。
根據黑洞質量的大小,天文學家把黑洞分成了恒星量級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。
至於第三個致密天體嘛
便是中子星。
它的質量比白矮星大一點、其質量在1.4個太陽質量到3.2個太陽質量範圍之間。
但其半徑大約隻有太陽半徑的十萬分之一,也就是10km左右。
如果用之前的例子舉例,就相當於一顆細胞與正常人的體重相同。
同時很特殊的一點是。
中子星這個概念的提出比較複雜,還涉及到了奧本海默以及其他幾個人的恩怨:
中子這玩意兒被查德威克在1932年發現,接著1933年的時候,毛熊物理學家朗道就提出有一類星體可以全部由中子構成。
朗道也因此成為首次提出中子星概念的學者。
不過朗道提出的中子星模型存在很大問題,可以說除了名字和中子結構外,與實際的中子星出入很大。
他的模型更多偏向於發現了中子這玩意兒後,就猜測這玩意兒能夠形成天體——當然了,真實情況肯定沒有這麼隨意,這種模型的推導主要和簡並理論有關係。
接著在朗道之後。
茲維基.也就是提出暗物質概念的那位大佬,也提出了一個中子星模型。
茲維基的中子星模型的準確率就非常高了,在模型本質框架上都要領先於朗道,甚至直接提出了中子星是超新星爆發的產物和能源的判斷。
如果單純截止到這裡,那麼中子星概念的提出歸屬其實是比較清晰的:
朗道最先提出了文字概念,茲維基提出了正確框架,這種事兒在物理學界上很常見。
但在1939年2月15日的時候,奧本海默突然參了一jio。
當時奧本海默和沃爾科夫在《物理學評論發表了一篇關於大質量中子核】的論文,也是公認的中子星模型的數學框架。
這個論文引用了茲維基的部分成果,但奧本海默因為與茲維基私下關係很差的緣故,並沒有在論文中提及茲維基,反而是提到了朗道。
儘管後來茲維基親手發表了一篇《高坍縮星體的觀測和理論的論文,但他的名氣和奧本海默終究差太多了。
加之朗道確實是在時間上最早提出中子星概念的人,於是這通水就這樣被攪渾了——很多人以為是朗道提出了正確的中子星概念
而且這事兒最複雜的地方在於茲維基其實並沒有被搶走提出正確中子星模型】的名頭,但想要知道這一點,你要麼得是天體物理相關專業,要麼就是要深入查詢很多資料才會知道真相。
如果你隻是順手搜索中子星的提出者,基本上得到的都會是朗道這個結果。
視線再回歸現實。
中子星的提出雖然扯皮頗多,並且眼下這個時代還沒有人真正發現中子星,不過這個概念終究算是普及化了——至少對於楊振寧來說如此。
徐雲不提中子星還好,徐雲現在這麼一提,楊振寧的疑惑反倒更濃了:
“小徐,如果我沒記錯的話,根據茲維基提出的模型.所謂的中子星,應該就是一種超高密度的天體。”
“由於其質量過大,但又沒大到可以塌縮成黑洞的極限也就是奧本海默極限,最終將一般元素的核外電子在引力作用下與原子核內的質子結合變成中子,加上核內原有的中子一起構成了中子排排坐的一種星體。”
“且不說這種星體目前還沒有被發現即便它真的存在,和脈衝星又有什麼關係?”
眼見楊振寧能夠比較完整的敘述出中子星的概念,徐雲對於接下來要說的內容總算是輕輕鬆了口氣:
“楊先生,您有所不知,所謂的脈衝星.其實就是一直在高速轉動的中子星。”
楊振寧頓時一愣。
脈衝星是高速轉動的中子星?
這個概念他倒是頭一次聽說。
不過他並沒有急著出聲詢問緣由,他知道徐雲肯定會進一步的做出解釋。
果不其然。
話筒對頭很快傳來了徐雲的聲音:
“楊先生,您應該知道,根據茲維基的理論,中子星並不是單純由中子堆積成的星體。”
“中子星由於內外壓力差的存在,實際上並不是真的一個挨一個那麼簡單。”
“例如中子星的內核部分壓力更大,實際上是超子,中間層才是真正的自由中子。”
“而外層則由中子進行β衰變成電子、質子、中微子構成——這涉及到了簡並壓的範疇。”
楊振寧輕輕點了點頭。
簡並。
這個算是對近代物理影響很深遠的一個概念,
當初正是因為簡並壓的發現,才讓天體物理、量子力學甚至狹義相對論得到了發展。
看過《異世界征服手冊的同學應該都知道。
對於大多數恒星來說,聚變的終點都會是鐵元素。
不過隻要恒星足夠大,鐵以後會繼續壓縮,這個過程就是簡並反應。
在簡並反應中。
原子核和電子會被分開,原子核緊挨著疊一塊兒,這時候的恒星不叫恒星,叫白矮星。
白矮星靠的是電子簡並壓對抗引力阻止星體收縮,中子星則是靠中子簡並壓與坍縮壓力進行對抗。
一旦內部簡並中子氣所產生的張力不能抗衡坍縮壓力,星體將進一步坍縮成為黑洞。
接著徐雲頓了頓,繼續說道:
“楊先生,根據我們的元強子模型成果,中子不帶電僅僅表示中子作為一個整體是電中性,並不表示中子的任何一部分都不帶電。”
“正如鐵原子也是電中性的,作為一個整體,鐵原子也不帶電,但是這並不排除鐵原子的一部分帶正電另一部分帶負電。”
“加之中子存在磁矩,因此中子星理論上同樣存在磁場。”
“高速轉動的中子星就像是一個高速發電機的轉子在切割磁力線,所以在旋轉中的中子星.必然會發出電磁脈衝信號。”
“至於這些信號的周期和磁場強弱.楊先生,您可以現在就結合我們的元強子算一算,應該很簡單的。”
楊振寧聞言,不由微微蹙起了眉頭。
徐雲的解釋倒是還算不難理解,但現在要他計算磁場強弱和信號周期.這他就有些不明白了。
這兩個數據有意義嗎?
不過正如徐雲所說,這兩個參數計算起來不算複雜,因此楊振寧猶豫片刻,還是提筆計算了起來。
眾所周知。
隻要你相信廣義相對論在星體方麵沒有問題,那麼星體的結構便可以由tov方程給出:
m(r)=∫0r4πr′2ρ(r′)dr.
一旦你給了另一個初始條件ρ(0)以及物態方程 p(ρ),就可以通過求解上麵的微分方程給出整個星體內部的密度壓強等等。
從星體中心向外,在某一個r處,ρ(r)降到了0,你就可以把這個 r解釋成中心密度ρ(0)的星體半徑。
雖然這個方程對於極端致密天體的物態並不是非常的清楚,某種意義上來說甚至屬於待解決的重大物理問題之一,計算出大致區間還是不難的。
好比後世有一種根據腳長反推身高的公式,這公式準吧還真未必準,但是計算出來的身高區間多少都還符合人類】的定義——至少不會給你算出個身高三米的巨人.
加之徐雲他們還在元強子模型中加入了原子核結合能半經驗公式,因此楊振寧很快將大致數據推導了出來。
不過在即將寫下最終得數的時候,楊振寧的筆尖忽然一頓,整個人輕咦了一聲:
“唔?”
隻見他再次將算紙拉到了最開始的地方,然後重新的核算了起來。
十分鐘後。
楊振寧的眉頭擰得愈發緊湊了,隻見他重新拿起話筒,問道:
“小徐,根據轉動慣量推導在角動量守恒的基礎上,高速旋轉的脈衝星周期隻有6秒左右?”
徐雲嗯了一聲:
“沒錯。”
吧嗒——
話筒對麵清晰的傳來了一道東西落地的聲音,不出意外的話應該是楊振寧手中的圓珠筆。