Aus welchem ​​Atom besteht ein Neutronenstern?

Ich verstand, dass alles aus Atomen bestand .

Ein Atom ist die kleinste konstituierende Einheit der gewöhnlichen Materie, die die Eigenschaften eines chemischen Elements hat. Jeder Feststoff, jede Flüssigkeit, jedes Gas und jedes Plasma besteht aus neutralen oder ionisierten Atomen

Jedoch mit Neutronensternen ;

Die Grundmodelle für diese Objekte implizieren, dass Neutronensterne fast ausschließlich aus Neutronen bestehen, die subatomare Teilchen sind

Bedeutet dies, dass Neutronen außerhalb eines Atoms existieren können und dass ein Neutronenstern nicht aus einem Element besteht, das im Periodensystem erkennbar ist?

Ja, Neutronen können außerhalb des Atoms (oder Kerns) existieren. Im freien Raum zerfällt ein Neutron in einem Zeitraum von 10 Minuten in ein Proton, ein Elektron und ein Anti-Neutrino. In den dichten Innenräumen eines Neutronensterns bilden die Elektronen jedoch ein entartetes Gas, wobei alle möglichen Energieniveaus bis zur sogenannten Fermi-Energie aufgefüllt sind .

Sobald die Fermi-Energie der Elektronen die maximale Energie eines möglichen Beta-Zerfalls-Elektrons überschreitet, wird der Beta-Zerfall blockiert und die freien Neutronen werden stabil. Das passiert in einem Neutronenstern und man hat meistens Neutronen mit einem kleinen Bruchteil, vielleicht ein paar Prozent Elektronen und Protonen.

In den äußeren Teilen des Neutronensterns können sich die Protonen und Neutronen noch in Kernen (aber nicht Atomen) anordnen, aber diese Kerne sind extrem neutronenreich (sie würden normalerweise in der Natur nicht existieren) und werden nur durch gegen Betazerfall stabilisiert der Prozess, den ich oben beschrieben habe. Die äußerste Hülle kann aus vollständig ionisierten Eisenspitzen-Elementkernen bestehen, und es kann eine ultradünne (wenige cm) Schicht erkennbaren ionisierten Wasserstoffs, Heliums und Kohlenstoffs vorhanden sein (z. B. Wynn & Heinke 2009 ).

$3 \times 10^{16}$$^3$

Noch bei höheren Dichten lösen sich die Nudeln in einer Suppe von meist Neutronen mit etwa 1 Prozent Protonen und Elektronen auf.

Das folgende Diagramm (von Watanabe et al. 2012 ) zeigt ungefähr, wie diese Schichten angeordnet sind. Es sollte betont werden, dass dies auf theoretischer Modellierung basiert, wobei die Theorie umso weniger sicher wird, je weiter Sie in den Neutronenstern vordringen. Das Testen dieser Ideen umfasst Kern- und Teilchenexperimente, Beobachtungen von Pulsaren, Neutronensternkühlung, Röntgenstrahlenausbrüchen, Massen- und Radiusschätzungen in binären Systemen, Pulsarstörungen usw. usw. Keines der Details$2M_{\odot}$

Eine eher historische / sprachliche als physikalische Antwort:

Demokrit schlug vor, dass die Materie nicht unendlich geteilt werden könne, sondern dass man irgendwann ein kleinstmögliches Stück, das er Atomos nannte , für "ungeschnitten" erreiche. Soweit wir wissen, hatte er völlig recht.

Vor 1930 oder so haben wir modernen Menschen irrtümlicherweise sein Wort "Atom" auf das angewendet, was wir damals als das kleinste Stück eines chemischen Elements sahen, das seine Eigenschaften beibehielt, weil niemand jemals eines unterteilt hatte und chemische Prozesse sich so verhielten, als ob diese klein wären unteilbare Teilchen.

Nachdem diese Art von "Atom" gespalten war, blieben wir bei dem Wort. Was Demokrit heute "Atom" nannte, würden wir "Quark oder Lepton" nennen, Dinge, die wir für grundlegend und nicht spaltbar halten. Aber wir könnten uns auch dort irren, wenn zukünftige Physiker diese Dinge aufteilen würden.

Alle alltäglichen Dinge in unserem Leben - Sie, ich, die Erde, Ihr Haus, Ihre Nahrung usw. bestehen im Sinne von 1920 aus "Atomen", die chemisch, elektrisch und gravitativ interagieren. Sogar die Sonne besteht aus Atomen, obwohl sie in diesem Fall nicht ganz unteilbar sind, weil sie verschmelzen und sich in verschiedene Arten verwandeln.

Bestimmte seltene und exotische Dinge im Universum bestehen nicht aus Atomen im Sinne von 1920, wie Neutronensterne. Obwohl sie aus kleinen unteilbaren Quarks und Leptonen bestehen; Atome im Sinne von Demokrit.