人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

最容易壓縮的物質應該是氣體,比如水肺潛水中壓縮氣體瓶就是儲存高壓空氣的,氧氣瓶裡的氧氣是壓縮的,但乙炔瓶中的乙炔是溶解在丙酮中的,還有液化石油氣這些已經不能算壓縮了!但無論那種,都可以高壓方式儲存,那麼液體也固體也能高度壓縮方式存在嗎?

人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

空氣或自氣體能被壓縮是因為氣體分子的間距很大,比如標準溫度下的氧氣分子平均距離為3奈米,而一個氧分子的大小約為0。3奈米,因此從理論上來看,氧氣可以被壓縮一千倍,但實際上常規氧氣瓶的壓力上限為15Mp(兆帕)換算為大氣壓就是147個大氣壓,也就是被壓縮了147倍,民用氧氣壓縮儲存,這已經是極限了!

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液體比如水分子之間的間距就已經極小了,而且水有一種奇特的性質,它在高溫和低溫時都會膨脹,這使得它在地球上適合生命存在,因為水結的冰如果比水密度大,那估計就完蛋了,冰將會沉到海底,慢慢整個海洋都會結成冰!而冰浮在水面上,阻止了水進一步結冰,水下生命得以儲存。

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但水就很難壓縮了,那一點點間隙,理論上在100MPa的壓力下,水的體積可以被壓縮約4%,馬裡亞納海溝最深處斐查茲海淵底部的水壓差不多就是這個壓力,所以那裡的水真的會被壓縮了!正因為這種特性才可以做成水壓機,和油壓機中的介質油脂具有同樣的效果,它們都是屬於分子間隙極小的液體。

水壓機的結構

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當然固體比液體更甚,所以在人類的這點微末道行下,液體和估計都不可能被大幅壓縮,即使我們常見的鍛打,也僅僅是消除應力,晶粒細化和消除缺陷而已!

現代科技已經能做到將黑不溜秋的碳加工成金剛石,也就是俗稱的鑽石,碳的密度1。8g/立方厘米,而金剛石的密度則是3。52g/立方厘米,幾乎就提高了一倍,當然這也是人類能夠達到的極限了,再高就只能實驗室裡達到了,比如爆炸瞬間的高溫高壓,以及鐳射衝擊在物質表面是區域性產生的高壓,當然這些都無法和氫彈爆炸時核心的壓力對比!

人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

而在地球核心因為厚厚的地殼,達到了400萬個大氣壓,這裡的物質能像流體一樣流動,也比鋼鐵還要堅硬!鐵鎳質的核心密度達到了10。7克/立方厘米,但其實鐵的密度是7。87克/立方厘米,也就高了1/3而已,所以固體壓縮是極其困難的!

人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

還能再繼續壓縮嗎?

理論上當然是可以,壓縮在突破了電磁力所能支撐的極限後,就到了電子簡併力的量子力學世界,原子核外部的電子圍繞原子核運動時,由於費米子的泡利不相容原理,所以它們無法聚集在一起,因此當繼續被壓縮時,電子簡併力就會對抗比進一步壓縮,這就是恆星核心的白矮星物質!

行星狀星雲的中心就是一顆白矮星

人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

它們的壓力來自於引力坍縮,太陽的未來就是一顆白矮星!

繼續壓縮將成為中子星物質

突破了電子簡併力極限,那麼電子進入原子核,質子與電子結合形成中子,但中子也是費米子,無法取得同一基態,成為以中子簡併力支撐的中子星物質。

人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

中子星物質繼續壓縮可能成為夸克星物質,最後可能成為黑洞!

有朋友經常喜歡問一小塊中子星物質到地球上後會怎麼變化,其實中子星物質就是原子核的密度,據說原子核和原子大小的差異就相當於乒乓球和體育館的差距一樣,你可以想象這個密度會增加多少倍!

中子星結構

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但它不會解壓縮,因為此時的中子星物質全部都是中子構成的物質,0號元素!脫離中子星後會變成自由中子,會在大約十分鐘內衰變成質子,並且釋放出0。782343MeV的能量,中子的質量大約為中子的質量是939。56MeV,虧損大約0。8‰左右的質量,各位可以計算下了,一塊一立方厘米的中子星物質大約有上億噸,這0。8‰虧損的質量也是數萬噸,一克質量完全轉化為能量就是廣島原子彈的能量!

人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

各位可以大概估算下,一小塊中子星物質在地球上後,它所釋放出來的能量到底有多大,可能以原子彈當量都不太好計算了!

人類能達到中子星內部的條件嗎?可能不止!

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人類能達到的最高壓力是多少,比中子星條件還強,僅次於黑洞

人類能產生的最大壓力是在加速器內部,大型強子對撞機內部撞擊時產生的壓強,大約能達到宇宙大爆炸10^-12S時發生的事情,這個條件比中子星內部的條件強不知道多少倍,僅次於黑洞!不過很可惜這些都無法用來壓縮宏觀物質,僅僅只能用來微觀甚至量子世界的科學研究。

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