Ekstremal sharoitdagi modda xususiyatlari. Astrofizika elementlari

Ekstremal sharoitdagi modda xususiyatlari (astrofizika elementlari) Reja: 1. Moddaning o'ta yuqori temperatura va zichliklardagi holati. Metallsimon vodorod. Moddalarning neytronlashuvi. 2. Yuqori zichlikdagi moddaning holat tenglamasi. 3. Mitti oq yulduzlar. 4. Moddaning neytron holati. Pulsarlar. Qora teshiklar. 5. O'ta yuqori elektromagnit maydonda modda. 1. Moddaning o'ta yuqori temperatura va zichliklardagi holati. Metallsimon vodorod. Moddalarning neytronlashuvi. Fizikada moddalarning odatdagi holatlaridan tashqari o'ta yuqori temperatura va o'ta yuqori zichliklardagi holatlarini o'rganish ham juda katta qiziqish uyg'otadi. Chunonchi, Koinotning asosiy elementi bo'lgan yulduzlar bag'rida, hozirgi kunda quyosh sistemasidagi planetalarning markaziy sohalarida moddalar ana shunday ekstremal holatlarda bo'ladi. Dastlab zichlik o'zgarmas bo'lsin deb faraz qilaylik va temperatura ortishi bilan modda holatidagi o'zgarishlarni sifat jiqatidan qarab chiqaylik. Aniqki, avvalo moddaning kondensirlangan holati (qattiq jismlar va suyuqliklar) gazsimon holat bilan almashadi. Temperaturaning bir necha ming gradus kelvin (K) ga ko'tarilishi odatdagi molekulyar gazlarda termik dissotsiatsiyaga olib keladi, natijada gazlar atomar holatga o'tadi. Т104 K temperaturada gaz atomlari ionlasha boshlaydi va Т106 K da moddaning ionlashgan holati-plazma, ya'ni faqat ionlar va elektronlardan tashkil toplgan gazsimon holat vujudga keladi. Plazmaning to'liq ionlashgan holati Т107 K larda erishiladi va u faqat atom yadrolari bilan erkin elektronlardan tashkil topadi. Temperaturaning 108 K qiymatlarida yadroviy o'zgarishlar yuz beradi, Т109 K larda esa yadrolar parchalana boshlaydi va Т1011 K ga etganda moddaning protonlar va elektronlardan iborat holati qaror topadi. Nihoyat, temperaturaning mрс2 кТ (mр1,67.10-27kg - protonning tinchlikdagi massasi, с=3.108ms - yorug'likning vakuumdagi tezligi, к=1,38.10-23 JК) shartni qanoatlantiruvchi, ya'ni Т1013 K qiymatlarida nuklon-antinuklon juftlarning tuqilishi, umuman, aytganda, elementar zarralarning bir-biriga aylanishi boshlanadi. Modda holatini temperatura o'qi bo'ylab o'zgarishini qarab chiqishda biz bosim odatdagidek, ya'ni normal (1 аmм=1,032.105 Pa) deb faraz qildik. Endi temperatura uncha yuqori bo'lamagan holda o'zgarmas qolsin deylik va sifat jihatdan moddaning holati zichlik (bosim) ortishi bilan qanday o'zgarib borishini kuzataylik. Yetarli darajada yuqori (Р108 atm) bosimgacha siqilgan modda atomlarining elektron qobiqlari deformatsiyalanadi. Alohida olingan atom yadrolarining elektr maydonlari bir-biriga kirishib ketadi va natijada atom tashqi qobiq'idagi elektronlar o'z atomlari bilan bog'lanishni uzib, modda bo'ylab erkin ko'chib yura oladigan zaryad tashuvchilarga aylanadi (moddaning metallashuvi yuz beradi). Amerikalik fiziklar Vigner va Xantingtonlarni ko'rsatishicha (1935) Р106 atm bosimlarda vodorod molekulyar dielektrik (Н2) fazadan zichligi 1gsm3 bo'lgan eng oddiy bir valentli metall vodorodga aylanadi (metall fazaga o'tadi). Agar uncha yuqori bo'lmagan bosim ostidagi moddalar turli-tuman xossalarga ega bo'lib, ximiyaviy tarkibiga qarab keskin o'zgarib tursalar, yuqori bosimgacha siqilgan moddalarning xossalaridagi farqlar yo'hola boradi. Buni tushunish oson. Haqiqatan, moddalarning mexanik, issiqlik, optik, magnit kabi fizik va barcha ...