在浩瀚的宇宙之中,存在着很多地球上见不到的物质,比如有一种物质,它的硬度很高,可以达到钢的100亿倍,又因外形酷似意大利面,所以被科学家们称之为“核意面”。

什么是核意面?它是从何而来的呢?核意面是一种存在于中子星内壳层的物质结构,要知道这种物质是从何而来的,就先要从中子星的诞生说起。在宇宙中存在着一种能够发光发热的天体,我们称其为恒星。恒星之所以能够发出光热,是因为其一刻不停地进行着核聚变反应。

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恒星的核聚变反应会首先从氢元素开始,这一阶段也被称为恒星的主序星阶段。

在氢元素耗尽之后,因内部压力的增大,会继续点燃氦核聚变,并逐步向更重的元素推进。根据恒星的质量不同,核聚变可以推进的最终阶段也不同,比如像太阳这样的黄矮星,一般到达碳或氧就会终止,而质量更大的恒星,还可以将聚变反应继续推进下去。不过不论恒星的质量有多大,也无法跨越铁元素这道关卡。这是因为铁元素的聚变反应不会再释放能量,反而会吸收能量,失去了向外的辐射扩张压,恒星便会在中心引力的作用之下急剧坍缩。

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不同质量的恒星,归宿不同。

类似太阳的这种中小质量恒星最终会坍缩为一颗白矮星,而如果恒星的质量较大,超过了钱德拉塞卡极限,也就是达到了太阳质量的1.44倍,那么恒星外层的物质则会在超新星爆发的过程中被喷洒到宇宙之中,而核心将会坍缩为一颗中子星。中子星由中子星物质构成,因为强大的引力,原子外部的电子被压进了原子核之中,与质子结合形成中子,这些中子堆积在一起,便形成了中子星的核心。

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一般而言,中子星核心的直径只有10公里左右,而质量却可以达到太阳的1.5倍,由此也可以看出中子星核心的密度是很高的,具体一点来说,大概可以达到每立方厘米10∧17克。

在核心之外,由于压力没有中心那么高,物质的结构也与核心不同。中子星的外壳与核心之间的区域被称为内壳层,在内壳层之中,物质的密度约为10∧14克,这些物质的结构十分有趣,酷似意大利面,所以又被称为核意面。

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核意面由99.9%的中子和0.1%的质子组成,之所以会形成意大利面的结构,与两种力量的对抗关系密切。

一种是核力,它是一种短程吸引力,可以将中子和质子聚集在一起。另一种是库仑力,它是一种长程斥力,会将质子相互推开并分散到空间中。由于这两种力的对抗作用,中子星内壳层的物质排列呈现出了一种不规则的模式,使其并非在空间中均匀分布,于是也就形成了类似于意大利面的结构。当然,它们只是在结构上酷似意大利面,实质上可是非常坚硬的,硬度大概可以达到钢的100亿倍。

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人类是如何发现核意面的?

以人类现有的观测能力,是无法看到如此精细的中子星内部结构的,所以核意面实际上是一种理论预测。得出这种预测是基于两个方向的研究,一是利用计算机模拟相应的物理过程,二是通过天文观测中子星,依据其引力波、磁场、热辐射等现象来推断核意面的结构。如此大费周章研究遥远天体的内部结构到底有何意义呢?对宇宙天体结构的研究一方面可以让人类对宇宙的认知不断深入,另一方面也可以推动众多科学领域的进步,可谓意义深远。