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宇宙中最重的物质是什么呢?

2014-12-20 08:21 [课外阅读] 来源于:物理ok网|作者:轶名|点击量:
导读:  人们为什么这样重视脉冲星呢?原来它就是天文学家们寻找了几十年的中子星!脉冲星是目前人类所知道的宇宙间密度最大的物质。在脉冲星里,原子内部的电子和质子结合在一起,成为中子;所有中子都一个个地紧紧排在一起。由于物质内部没有空间,它的密度大得
宇宙中最重的物质
  宇宙中最重的物质是什么呢?
 
  要想回答这个问题,得先从物质结构说起。我们知道物质是由原子组成的,原子又是由质子、中子和电子这三种基本粒子组成的。质子和中子组成原子核,电子在原子核的周围旋转。也就是说,在原子的内部存在着巨大的空隙。不论是地球上的哪种物质,它们的原子内部都有这样的空隙,所以它们根本不可能是宇宙间最重的物质。原子有一个有趣的特性,如果让里面的质子和电子撞在一起,就会形成中子。于是科学家们就提出了一个有趣的设想:如果想办法让原子里所有的质子和电子都结合在一起,形成全部由电子组成的物质,那么原子里的空隙不就会填满,物质的密度不就会大得多了吗?
  怎样才能做到这一点呢?关键是要有足够的压力,硬是把本来围绕原子旋转的电子压回到原子核里去。因此,在50多年以前,有些思想活跃的物理学家就提出:宇宙中间可能存在着完全由中子组成的中子星。
  中子星的设想一提出,就引起了各国天文学家的注意,大家纷纷去寻找,可是找来找去,杳无踪影。不过,有一句老话说得好:“踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫。”
  1967年,英国天文学家休伊什对中子星的发现也是这样。休伊什利用一台自制的天文射电望远镜,对着太阳附近的空间,接收来自星球的讯号,讯号记录在纸带上。每天记录的纸带有30米长,然后由一位女研究生对资料进行分析处理。
  女研究生叫乔丝琳•贝尔,那一年她刚24岁。她工作起来总是一丝不苟。一天,她发现了一个非常奇怪的信号,每隔1.337秒跳动一次;换句话说射电望远镜每隔1.337秒收到一次脉冲讯号!
  贝尔把这奇特的情况告诉了休伊什,他们一起对总长约500米的纸带进行了检查。讯号是从太阳发出来的吗?显然不是。是仪器出了毛病吗?更不是。他们认为,这种信号一定是从一种人们尚未发现的天体上发射出来的。由于它总是像人的脉搏一样作周期性的变化,他们就把这种新天体命名为“脉冲星”。
  脉冲星的发现引起了国际天文学界的轰动,世界上几乎所有的大型射电望远镜都一齐指向了这个奇怪的天体。仅在1968年一年中,人们就发现了23颗脉冲星。人们把这项发现作为20世纪60年代天文学的四大发现之一,休伊什在1974年获得诺贝尔物理学奖金。
  人们为什么这样重视脉冲星呢?原来它就是天文学家们寻找了几十年的中子星!脉冲星是目前人类所知道的宇宙间密度最大的物质。在脉冲星里,原子内部的电子和质子结合在一起,成为中子;所有中子都一个个地紧紧排在一起。由于物质内部没有空间,它的密度大得惊人,每立方厘米重1亿吨!倘若将来有一天,人类从太空中采回一些脉冲星的物质,哪怕只有一粒花生米大小,也要派200多艘50万吨级的轮船去迎接,每艘船上只要装载芝麻大小的一块就可以“满载而归”了。
  脉冲星的体积很小,平均半径只有10公里,这显然是太小了,甚至没有太阳系中的一些小行星大。脉冲星,是由于它能发出像人的脉搏一样作周期变化的脉冲信号而得名的,比方说,1968年发现的第一颗脉冲星,它发出的脉冲信号周期是1.33730119227秒,精确度达到了10-11秒,有的脉冲星比它还要准确,达到10-14秒,几万年才产生1秒误差!
  这样稳定而短暂的信号是由于脉冲星高速旋转造成的。虽然宇宙间的所有天体都在旋转,但使人惊异的是脉冲星自转一周只要1秒多钟。在人类目前已经发现的各类天体中,除了脉冲星以外,没有一个能够受得住这样高的自转速度。脉冲星的发现,对物理学的发展产生了巨大的影响。随着对它的研究,还诞生了一门新的跨学科理论——密物质物理学呢!

(编辑:wuliok.com)

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