Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Цзю Х. -> "Гравитация и относительность" -> 101

Гравитация и относительность - Цзю Х.

Цзю Х., Гоффман В. Гравитация и относительность — М.: Мир, 1965. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): gravitaciyaiotnositelnost1965.djvu
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 166 >> Следующая


Если вначале звезда обладала каким-то моментом импульса, то выделится еще больше энергии. Ho конечное состояние ничем не будет отличаться от состояния системы А нуклонов, первоначально не имевшей момента импульса.

He очень большое А: кусок железа

Поставленный вопрос при малых числах А настолько прост, что каждый сам может на него ответить. Возьмем A=560. Приводя с помощью катализа нашу систему в наинизшее возможное энергетическое состояние, мы получим кристаллическую решетку с элементарной ячейкой из 10 атомов железа Fe56. В этом случае соотношение всех сил очевидно. Наиболее значительны ядерные
Сверхплотные звезды и критическое число нуклонов 329

силы, наинизшей энергии которых соответствует ядро Fe56. Затем идут химические силы, обусловленные электронными связями; они определяют форму и размеры решетки. Гравитационные же силы, которые в конце концов должны стать самыми важными из «всех, здесь пока что пренебрежимо малы.

Положение мало изменится, если взять число А намного больше, например 2-Ю49. Теперь у нас уже не ничтожная пылинка, а объект, лишь ненамного уступающий по размерам Луне. В его центре гравитационное давление еще іне может преобладать над силами связи кристаллической решетки. Ho и те и другие пренебрежимо малы по сравнению с ядерными силами. Следова* тельно, равновесное состояние все еще определяется обычными соображениями стабильности ядер, и наш объект на 100% состоит из атомов Fe56. Его средняя плотность незначительно превысит плотность не подвергнутого сжатию железа, т. е. 7,8 г/см3. Поэтому равновесный радиус системы А нуклонов при /4 = 2-1049, как легко подсчитать, равен 1000 км. Это «Луна» из чистого железа,

Первая переломная точка: гравитационные силы больше молекулярных сил в твердом теле

Увеличим число нуклонов еще на три порядка! Тогда гравитационные силы в центре системы возрастут настолько, что плотность там увеличится на один порядок. Теперь, наконец, гравитационные силы превышают валентные силы. С этого момента начинают происходить интересные и важные превращения.

Дальнейший рост давления в центре системы приводит в конце концов к тому, что электроны атомов вступают в реакцию с протонами ядер, обратную р-распаду. С исчезновением большинства атомов вещество сжимается до ядерных плотностей. Мы будем называть те критические условия, при которых происходит этот переход, переломной точкой Чандрасекара.
330

Глава JO

Вторая переломная точка: гравитационные силы больше ядерных

При дальнейшем повышении давления в центре системы мы придем к точке, в которой рушится даже ядерное вещество. Это переломная точка Ландау — Оппенгеймера — Волкова.

В первой переломной точке гравитационные силы преодолели давление, создаваемое электронами, во второй— даже давление в ядерном веществе.

Загадка сверхкритического числа нуклонов

А что если число нуклонов превысит критическое значение /4=ЛКрит, соответствующее второй переломной точке? При добавлении хотя бы одного лишнего килограмма нуклонов к системе с A=Alimi, равновесной конфигурации уже не будет. А что же будет? Никто не знает! Нет другой проблемы, которая столь же глубоко, как эта, вторгалась бы в граничную область между физикой элементарных частиц и общей теорией относительности.

Прежде чем делать какие-либо выводы из существования критического числа нуклонов, нам следует теперь проанализировать проблему существования этого числа более осторожно.

Уравнение состояния

Этот анализ удобнее всего разделить на две части — микроскопическую и макроскопическую. Первая связана с соотношением между давлением и плотностью, или уравнением состояния, для очень сильно сжатого вещества; вторая — с уравнением гидродинамического равновесия, связывающего между собой градиент давления в одной точке звезды с гравитационным притяжением, исходящим из точек, расположенных ближе к центру этого объекта.

Для того чтобы выяснить основные свойства уравнения состояния, достаточно рассмотреть порядки величин
Сверхплотные звезды и критическое число нуклонов

331

(фиг. 10.1). Данные, лежащие, на отрезке ab соответствующего графика, почерпнуты из измерений при высоких давлениях и опытах, в которых железо было сжато при сильном взрыве до плотности, примерно в два

а

W24 IO28 IO32 IO3s IO40 IO44

Ww

JL

P

ю'5

IOw

IOs

1,0 IO4 W8 р Ю,г Wus 10го

Фиг. 10.1. Зависимость давления от плотности для вещества при абсолютном нуле температуры, приведенного путем катализа к завершению его термоядерной эволюции.

Сплошная кривая изображает зависимость р/р в см21сек2 от плотности в г/см9. Редкий пунктир дает значения р/аА1* в г • смь(сек2 в зависимости от плотности числа нуклонов а в слс“3. При «низких» давлениях плотность та же, что для железа, т. е. 7,8 г!смь. При самых высоких плотностях давление становится неопределенным. Здесь оно принято равным давлению релятивистского газа, составленного из свободных частиц —на 8/в из нейтронов и на V9 из протонов и стольких же электронов.

раза превышающей обычную. Отрезок Ъс получен интерполяцией. Отрезок Cd вычислен на основе модели атома Томаса — Ферми с поправками на эффекты давления,
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 166 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed