一勺重1000000000頓的宇宙級美食，你敢吃么？

知識 11-28

中子星物質乃是宇宙中難得的美食，能吃到一口應該算是八輩子修來的福氣了。因為，要拿到一勺中子星物質的技術難度是在太大了。

最近的中子星（RX J1856.5-3754）在400光年以外。不過，這個遙遠的距離是所有困難中最小的一個。

圖片來自

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star

有志者事竟成。坐上接近光速的飛船，經過數百年飛行，你終於來到了中子星。由於快速運動的相對論效應，對於你來說只過去了幾年。與吃到宇宙中極品美食相比，這點時間的付出還是值得的。

你面臨的下一個困難就是在中子星表面著陸。你可以讓飛船在中子星軌道上運行，但是總要把一個挖掘機放下去。中子星表面的重力加速度十分驚人。即使你把挖掘機從1米的高度丟下去，它也會以每秒2000公里的速度在1毫秒之內落地，摔成一堆廢鐵。即使你有強大的火箭在降落時減速，你還需要保證挖掘機強度足夠大，不會被巨大的重力壓成一張印度飛餅。

圖片來自圖片來自

https://youtu.be/ZW3aV7U-aik

此外，你的挖掘機還必須耐高溫，因為中子星表面溫度超過100萬度。

更大的困難還在後面。如果你僅僅滿足於在中子星表面挖掘，你不會得到你想像中的中子星物質，也就是一團中子。

圖片來自Neutron star

和大多數天體一樣，中子星也是分層的。外殼雖然密度也不小，但是物質組成卻並不稀奇，基本上就是一些電子和鐵原子核。它們是恆星聚變的最後產物。如果你只是想嘗嘗鐵的味道，根本不用離開地球。越往下，中子的比例越大。要挖到理想的中子星物質，你至少要往下挖掘3公里以上。

假設你在宇宙中最強的挖掘機技術的支持下，成功挖到了一勺1立方厘米的中子星物質，要帶著它離開中子星，甚至回到地球，又是一個難題。中子星得以保持這種奇特的物質形態（中子態）是由於巨大的自身引力和中子簡併壓力的平衡。離開中子星以後，引力沒有了，這一勺物質肯定無法保持原樣，未免不中吃了。你必須把它放進一個可以保持中子態，並且屏蔽引力的高科技冰箱。

最後，你克服了上面的所有困難，帶著這一勺中子星物質，再奔波400光年，回到地球。坐在餐桌前，準備享用這來之不易的美食。

如果這一塊中子星物質還保持著在中子星上的溫度，它就會讓周圍的空氣快速電離，膨脹，引發一場不大不小的爆炸。不過，相信此刻這一塊中子星物質的溫度在你的高科技冰箱中已經降低到室溫了，所以你不用擔心燙到嘴，就放心的吃吧。

打開冰箱，當中子星物質出現在你面前那一瞬間，你會感受到它向你發出巨大的誘惑，召喚你不顧一切向它撲去。你頓時覺得身輕如燕，於是你騰空而起，飛向你的美食。

圖片來自Follow Your Nose

這並不是誇張，也不是比喻。這一勺1立方厘米的中子星物質重達10億噸，和珠穆朗瑪峰差不多。如果你體重70公斤，當你距離它1米的時候，你們之間的引力是4672牛頓，相當於476公斤物質在地球上的重量。這樣的引力足以讓你向它飛過去了。

圖片來自https://youtu.be/ZW3aV7U-aik

很快你就能飛過這段短短的距離，不過恐怕你沒有時間把它放進嘴裡，嘗到它的味道了。

我們知道引力是和距離平方成反比的，所以你距離它越近，引力越大。當你的頭頂剛剛接觸到它的時候，你的腳底還在1.7米以外。在頭頂處，1公斤的物質受到的引力是2668000牛頓（相當於266.8噸物質受到的地球引力），而腳底處，1公斤物質受到的引力僅為23牛頓（相當於兩公斤物質受到的地球引力）。這個巨大的引力差使得你的身體各部分以不同的速度投向中子星物質，導致的結果就是你的身體會像橡皮泥一樣被拉長。

這大概就是磁性橡皮泥遇上釹磁鐵的效果。

不過這個距離太近，你無法慢慢體驗到跌入黑洞時的麵條化效果。很快，你就和中子星物質合為一體，均勻地分布在它的表面了。

其實，如果把這個結局定義為「吃掉了」也無可厚非，畢竟中子星物質在你體內了。美中不足的是，你最後還是沒能品出什麼滋味。

這時候，中子星物質驚奇的發現自己不在中子星上面了，把所有的中子凝聚在一起的巨大引力已經沒有了，所以，這一塊中子星物質決定做點什麼。

它要做的事情叫做β-衰變。

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The Sun: Energy from Nuclei

中子在原子核中可以穩定存在，但是不在原子核中的時候，它就會進行上圖中的β-衰變，釋放出一個電子和反中微子，把自己變成一個質子。中子的半衰期只有10分鐘。

一個中子的質量是1.6750 * 10^-27千克；一個質子的質量是1.6726* 10^-27千克；而一個電子的質量是9.109 * 10^-31千克；一個反中微子的質量是，這個太小我們就不用管它了。

比較以上粒子的質量，我們不難看出，衰變後的粒子質量小於原來的中子質量：有0.15%的質量消失了。這當然不是什麼魔術，愛因斯坦告訴我們，這些質量轉化成了能量。至於這部分能量有多大呢？在質量後面乘上一個c^2就行了。

β-衰變後產生的質子和電子會和中子組成原子，所以最後的產物會是一團氫和氦的混合氣體。所以，不會所有的中子都發生衰變。我估計衰變的中子大約會有一半。那麼，整個過程中，損失的質量就是10^12 * 0.15% / 2 = 7.5 * 10^8 千克，而衰變過程產生的能量大約是6.74 * 10^25焦耳。

它相當於原子彈「小男孩」能量的1萬億倍；人類製造的最大的氫彈「沙皇炸彈」能量的3億倍；在白堊紀造成恐龍滅絕的隕石能量的6萬倍；地球在12年內從太陽得到的能量......