¿Qué sucede con todos los electrones y protones en el material de una estrella de neutrones?
Podría nunca ser una estrella de electrones o de protones estrella?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Si una densa esférica de estrellas fueron hechas de manera uniforme materia cargada, no tendría que ser un atractivo fuerza de la gravedad y una fuerza eléctrica de repulsión. Estos equilibrio para una pequeña carga neta: $$ dF = \frac1{r^2}\left( - GM_\text{dentro de} dm + \frac1{4\pi\epsilon_0}Q_\text{dentro de} dq \right) $$ que los saldos de si $$ \frac{dq}{dm} = \frac{Q_\text{interior}}{M_\text{dentro de / es}} = \sqrt{G\cdot 4\pi\epsilon_0} \aprox 10^{-18} \frac{e}{\mathrm{GeV}/c^2}. $$ Esto es aproximadamente un extra fundamentales cargo por $10^{18}$ nucleones, o un millón de cargos adicionales por mol - no mucho. Más carga de este y la estrella sería independiente y vuelan en pedazos.
Lo que en realidad sucede es que los protones y electrones se someten a la captura de electrones para producir neutrones y electrones-tipo de neutrinos.
Nathan Feger
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Las otras respuestas cubrir su segunda pregunta bastante bien, pero hay algunos detalles que aún faltan en la primera de ellas - ¿qué pasa con los protones y electrones en una estrella cuando se colapsa en una estrella de neutrones. La respuesta básica es simple: se convierten los neutrones.
La razón por la que esto sucede es que, como resulta, {electrones, protones} par es intercambiable con un neutrón, o al menos es intercambiable con suficiente energía. El "más natural", versión de la reacción, de hecho, va en la otra dirección: en su propio, un neutrón en el hecho de caries en un protón, emitiendo un electrón en el proceso para mantener el equilibrio de carga feliz.
$$ n\p^++e^-+\bar{\nu}_e $$
Este es el ejemplo más básico de la desintegración beta, y tiene una vida media de alrededor de 15 minutos, que es bastante rápido para una débil fuerza de reacción.
El $\bar{\nu}_e$ cosa es un antineutrino, la cual debe ser emitida para mantener el número leptónico constante. No tiene masa, pero no conllevan la energía, lo que ocurre es que el neutrón se puede convertir en un protón y por lo tanto perder un poco de masa, que se convierte en la energía suficiente para materializar el electrón y el antineutrino y acelerar a keV energías.
Ahora, una de las cosas interesantes acerca de la física de partículas es que todo esto es esencialmente el tiempo reversible, lo que significa que puede ejecutar cualquier reacción en sentido inverso. En este caso, se puede hacer algo como $$p^++e^-\n+\nu_e$$ si usted tiene la energía suficiente a su alrededor para ejecutarlo.
En cualquier estrella, usted tendrá reacciones sucediendo con cierta probabilidad. Usted tendrá una cierta cantidad de neutrones libres que se pegue la vuelta, y estos se transforman en protón-electrón pares, pero usted también tendrá una gran cantidad de protones y electrones alrededor de un enérgico y medio ambiente, por lo que si dos de ellos accidente con la energía suficiente, que confluirá en un neutrón por un poco.
La palabra clave, sin embargo, es "suficiente" de energía, y en una estrella normal de la energía térmica - decir, ~1keV para el 16 de MK en el núcleo del sol - no es suficiente para proporcionar una fracción significativa de la protón-electrón las colisiones de la ~780keV que necesitan para producir un neutrón. Sin embargo, en cualquier ambiente térmico habrá algunos bits del sistema que fluctúan a las energías $E$ mayor que la energía térmica de $k_B T$, con una probabilidad de $e^{-E/k_B T}$. En este caso, esto da una estimación aproximada que $e^{-1.35/780}\approx 0.1\%$ de protón-electrón las colisiones producen un neutrón, que es pequeña, pero no completamente despreciable.
Tanto para el normal estrellas en equilibrio. Para hacer una estrella de neutrones, se necesita algo más para romper con esta ecuación, y esta resulta ser una inmensa cantidad de presión: el electrón es esencialmente empujado en el protón por los alrededores de plasma. Una vez que la fusión nuclear deja de tener el combustible, la temperatura no puede mantener la presión y, en bastante constante de las temperaturas*, la presión se eleva a niveles enormes.
La razón por la que los cambios de presión del juego es que la captura de electrones de la reacción reduce significativamente el volumen ocupado por el sistema, lo que significa que el entorno realiza trabajo sobre el sistema presionando en, exactamente de la misma manera que un pistón se realiza el trabajo de un gas que está dentro de una caja. Es este trabajo extra, realizado sobre un pequeño volumen por una absolutamente descomunal presión, que proporciona la considerable >780 keV de energía que se requiere para hacer la captura de electrones de la reacción favorable.
* O algo por el estilo. Los expertos, por favor me corrija si estoy equivocado.
Randy Proctor
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El interior de la fuerza de la gravedad es tan fuerte que la presión exterior que el electrón es forzado en el interior del núcleo y se fusiona con el de protones así convertirse en una partícula neutral similar a la de neutrones. En un sentido , podemos decir que la nuclues sólo contiene neutrones y por lo tanto llamado estrella de neutrones.
Lord_Gestalter
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Addon para el presente respuestas. Que hasta ahora el abandono de la interacción fuerte, que mantiene el conocido átomo de núcleos juntos, trabajando "en contra" de la mutua repulsión eléctrica de los protones. Pero incluso $^2$Que no es estable. Puesto que la fuerza gravitacional es significativamente más débil, como la electromagnética, protones son las estrellas (que yo sepa) no es posible.
Guill
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La respuesta a la principal pregunta es no. La fuerza de repulsión debido a "cargos similares" es órdenes de magnitud más grande que el atractivo de la fuerza de la gravedad, por lo que sería imposible para formar una estrella. En el caso de "cargas opuestas" la situación se ha invertido ahora, las cargas opuestas se atraen y los átomos de Helio son creados. Si un número suficiente de ellos son creados, la atractiva fuerza gravitacional aumenta hasta que es mayor que la fuerza de la separación de los protones y los electrones y que "fusible", la creación de neutrones. Esto continúa hasta que todos los electrones (o protones) se han ido, por lo que una estrella de neutrones sería creado.
