世界上最坚硬的东西(宇宙最坚硬的物质,比钢铁硬100亿倍)

综述

世界上最坚硬的物质是什么呢?是石墨烯?金刚石?还是鲁伯特之泪?科学家告诉你,地球上发现最硬的物质名叫碳炔,它是利用双键或者交替存在的单键和三键链接的碳原子构成的,这种材料比金刚石还要坚硬40倍。

但物质的极限远远不止于此,放眼太空之中,世界上最硬的物质竟然是还是中子星的核意面。

 

硬度

硬度是什么?在物理学上,硬度被称为是局部抵抗硬物压入的能力,这种指标的衡量比我们想象中还要复杂,它包括了材料的强度、韧性、弹性等多方面的考量。

考量的方法有三种,根据定义就能延伸出一种测试方法:压入硬度。让一个承受力一定荷载量的钻头压入物体之中,根据物体的变形情况来判断物体的硬度。

 

划痕硬度是利用一根由软到硬逐渐过渡的棒子,让物体沿着棒划过,硬度越大,物体留下的划痕也就越长。

回跳硬度是利用一种特别的小锤,以一定的高度自由落体而下,对物体产生冲击,然后根据锤子的回跳高度来判断物体的硬度。

根据不同的测定方法,也有不同的硬度指标相对应,比如布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

 

这些方法对于地球上的大部分材料都足够用了,但是对于天体的硬度来说,只能依靠其与密度和质量的关系进行推测,那么我们所说的中子星的核意面究竟有硬呢?

 

中子星

中子星是什么呢?这是恒星演变到末期的一种过渡状态。

一般恒星的生命历程分为两种,中小型的恒星在体内的核聚变结束之后,会不断发生坍缩,变成一个火热的红巨星,最后形成一颗白矮星,而质量较大的恒星则会演化成红超巨星,最后探索成为一颗中子星。

至于它会坍缩成红巨星还是红超巨星,天文学上给出的界定之,质量在八个太阳以上,就被认定为是大型恒星,具有成为黑洞的可能性。

 

中子星介于白矮星和黑洞之间,算是恒星消亡的最后时刻,此时的他没有青壮年之后的宏大炽热,因为引力的原因被压缩了数十上百倍,内部的密度极大。

仅仅是一颗方糖的大小就能达到一亿吨的重量,乒乓球大小的中子星就等同于了一座山的重量,而普遍的中子星大概直径也只有十公里左右,质量却是太阳的一到两倍。

可以说,除了致密天体黑洞之外,中子星就是密度最大的天体了。

 

中子星的结构也十分直白,全都写在了名字上,是一颗全部由中子构成的天体。那么中子是什么呢?

 

中子

这是原子中的组成成员之一,另外还有质子和电子共同生活在其中。

质子与电子相生相克,一个是带着正电荷,且拥有一定质量的结构,另一个是带着负电荷质量小到几乎可以忽略的结构,它生活在原子核的外部,在轨道上做着自己的运动。

狭小的原子核是相依为命的质子和中子抱成一团,质子与外面的电子形成制衡关系,保持原子性质的稳定,中子并不拥有电荷性质,但是拥有与质子相似的质量。

 

中子星的形成是在不断地天体坍缩过程中,跳跃的质子和电子在不断的爆炸中被甩到原子外部,它们结合形成了类似于不带电荷的中子。

而原来原子核中还有大量的中子,这些中子因为引力被凝聚组成在一起,形成了这样的中子星。

 

中子的发现十分偶然,它是在1932年,由剑桥大学的卡文迪许在一场实验中意外发现的,还因此获得了三年后的诺贝尔物理学奖。

那时候并没有人能够联想到,中子也能形成一种行星,直到1934年来自威尔逊天文台的一篇文章预言了中子星的存在。

 

我们可以想象一下,原子虽小,但是其内部还拥有着极其宽广的压缩空间,要知道,原子核仅仅只占据了很小的一部分,只是说这种压缩的环境得在非常极端的情况下才能做到,这对于当代人来说觉得匪夷所思也很正常。

那么话又说回来了,中子星的核意面究竟有多么坚硬?

 

核意面

中子星因为被压缩成了一个致密的天体,导致其引力也是大的吓人,根据中子星的模拟结构来看,中子星就像是一个意大利面团一样,中子和质子的集合形成了一个紧致的内核。

它们没有很固定的形状,因为少了电子的相互约束,质子的行动很是自由。随着压力的不断增大,核的形状就像是意大利面一样,又因其硬度极大,难怪被取名为核意面。

 

而站在微观的角度上,中子星的压缩已经完全涉及到了原子的层面,相比较于碳炔,在硬度上的确是具有压倒性的胜利的。

与钢的硬度相比,它的硬度足足强出了一百亿倍,在这种情况下,估计除非是内部的引力突然消失了,不然谁也没有办法将这物质切下一块来。

但是随着引力的消失,其中的中子没有中子星的加持,自己还会发生衰变,释放出反中微子,变成一颗质子。

 

结语

核意面这种概念听上去实在是有些太过遥远了,其模型至今也都是人类通过理论模拟出来的,毕竟这种物质到达这种地步已经是十分危险了。但是换个角度想想,他没有黑洞那么可怕,我们或许可以利用它的巨大质量,将空间扭曲,未来的虫洞穿越可能也会变成现实了呢?

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