脈沖星是一種會(huì)發(fā)出周期性射電信號(hào)的天體，1967年英國(guó)劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室研究生貝爾發(fā)現(xiàn)狐貍座一顆神秘天體，它的特征是會(huì)發(fā)出嚴(yán)格周期的脈沖電磁信號(hào)，這在外星人搜索非常熱門的六十年代絕對(duì)是一個(gè)新聞，甚至一度以為就是小綠人（想象中外星人的一種，后被引申為外星人）發(fā)來(lái)的信號(hào)！

不過在接下來(lái)不到半年的時(shí)間里，接二連三的發(fā)現(xiàn)了能發(fā)出信號(hào)的這些天體，天文學(xué)家意識(shí)到應(yīng)該不是小綠人的信號(hào)，因此將其確認(rèn)為這是一類新的天體，并且命名為Pulsar（脈沖星）！1968年有天文學(xué)家提出脈沖星就是自轉(zhuǎn)軸和磁軸不一致的中子星，具有強(qiáng)磁場(chǎng)的中子星快速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子發(fā)出強(qiáng)大的同步輻射，隨著自轉(zhuǎn)掃過地球，就成了脈沖波束。

中子星發(fā)現(xiàn)始末

這要從1932年卡文迪許實(shí)驗(yàn)室詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)中子說(shuō)起，他是盧瑟福的學(xué)生，盧瑟福在1920年提出了中子存在的可能性，當(dāng)時(shí)他認(rèn)為一種原子的原子量和原子序數(shù)的差異可以用其原子核內(nèi)存在的一種電中性粒子來(lái)解釋，比如常見的氦氣就是氦四，由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成，當(dāng)時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)中子，原子序數(shù)是2，但原子量卻是4多一丟丟！

1931年，德國(guó)物理學(xué)者瓦爾特·博特和赫伯特·貝克爾發(fā)現(xiàn)用釙的高能α粒子轟擊鈹、硼或鋰這些較輕的元素時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種貫穿力極強(qiáng)的輻射。開始他們認(rèn)為這種輻射是伽馬射線，但與伽瑪射線的特性差異很大，1932年，英國(guó)物理學(xué)家詹姆斯·查德威克在劍橋大學(xué)用α粒子轟擊硼-10原子核得到氮-13原子核和一種新射線，查德維克認(rèn)為這是一種新的粒子，并且用實(shí)驗(yàn)證明了它，中子被發(fā)現(xiàn)！

玻爾的原子模型

當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)著名物理學(xué)家朗道正因波爾的邀請(qǐng)，參加新發(fā)現(xiàn)中子的討論，會(huì)議中朗道提出如果恒星質(zhì)量超過錢德拉塞卡極限，也不會(huì)一直坍縮下去，而是電子會(huì)被壓入氦原子核，與質(zhì)子一起中和成中子，中子和電子都是費(fèi)米子，因此都遵循泡利不相容原理，因此在這個(gè)過程中會(huì)有電子簡(jiǎn)并力或者中子簡(jiǎn)并力對(duì)抗引力坍縮，可惜朗道并沒有把這一想法發(fā)表成論文。

1934年美國(guó)威爾遜山天文臺(tái)工作的沃爾特·巴德和弗里茨·茲威基認(rèn)為中子簡(jiǎn)并壓力能夠支持質(zhì)量超過錢德拉塞卡極限的恒星不再坍縮，因此預(yù)言了中子星的存在，但中子星坍縮后體積極小，雖然很亮但因距離遙遠(yuǎn)也很難觀測(cè)，因此他們建議在超新星爆發(fā)的殘骸中尋找。因?yàn)樗麄冋J(rèn)為重力坍縮能將提供超新星爆發(fā)時(shí)候的大部分能量，會(huì)將恒星外殼炸散成為超新星！

1965年射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)蟹狀星云中心有一個(gè)異常明亮的射電源，1967年貝爾發(fā)現(xiàn)脈沖星，1968年天文學(xué)家認(rèn)為脈沖星就是中子星，1969年又證明了蟹狀星云中心是一顆脈沖星，因此中子星、脈沖星和超新星之間聯(lián)系到了一起。

中子星的密度有多大？

如果要討論中子星密度的話，必須要先來(lái)了解下原子的結(jié)構(gòu)，上過中學(xué)的朋友應(yīng)該都知道原子由原子核和電子構(gòu)成，但原子對(duì)于原子來(lái)來(lái)說(shuō)太龐大了，相當(dāng)于一個(gè)大型體育館中央的乒乓球，甚至整個(gè)比例還不到，而電子則在距離這個(gè)乒乓球的不同位置以概率云的模式出現(xiàn)，在光子的作用下躍遷，釋放光子，跌落，隨機(jī)出現(xiàn)在某處再某處.......

氦原子基態(tài)

真實(shí)比例是當(dāng)原子這個(gè)大小時(shí)，原子核在中心遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到一個(gè)像素，電子似乎占了一大片空間，但電子的數(shù)量和質(zhì)子是對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)一個(gè)質(zhì)子就一個(gè)電子，而且電子質(zhì)量極小，即使你將它忽略，也不會(huì)對(duì)物質(zhì)的總質(zhì)量產(chǎn)生多大影響，僅僅是小數(shù)點(diǎn)后幾十位才能被感知，但電子必不可少！

因此當(dāng)白矮星中的電子被壓入原子核附近時(shí)候，物質(zhì)的密度會(huì)大幅上升，這種壓縮可比壓縮分子間隙的效率高多了，白矮星可以發(fā)揮的空間余地極大，因?yàn)殡娮佑幸淮笃臻g的“水分”可以被壓縮掉！但它的極限是電子被壓入質(zhì)子，兩者中和成中子，因此理論上的中子星密度就是原子核的密度，各位可以考慮下，整個(gè)體育場(chǎng)的的質(zhì)量都集中在一個(gè)乒乓球上，當(dāng)這些個(gè)乒乓球密密麻麻排列起來(lái)時(shí)，這密度得有多大！

中子的直徑是：10^(-15)m

中子的質(zhì)量是：1.67×10^-27kg

基本上各位可以根據(jù)這個(gè)就能計(jì)算出中子密密麻麻排布時(shí)的密度，但中子星也不是從內(nèi)而外都這樣排列，在它外部還存在離子狀態(tài)的物質(zhì)，也就是還未被中和，因此這部分密度是比較低的，而內(nèi)部則是中子簡(jiǎn)并態(tài)提供支撐力，那么可能會(huì)密度更高，中心的中子星物質(zhì)可能處在一種奇異狀態(tài)！

為什么在中間的物質(zhì)“夸克膠子等離子體？”要加個(gè)問號(hào)？因?yàn)檫@個(gè)狀態(tài)完全是猜測(cè)中，已經(jīng)處在能量的邊緣，但未能證實(shí)，不過位于美國(guó)紐約長(zhǎng)島的布魯柯海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，在2011年利用RHIC（相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)）達(dá)到了夸克膠子的相變溫度，也就是所謂的夸克膠子等離子狀態(tài)。

所以中子星的密度范圍大概從中子星的密度在8×10^13克至2×10^15克/立方厘米之間，這就是為什么有個(gè)范圍的原因。但如果中子的密度則是一定的，不過單獨(dú)一塊中子物質(zhì)可沒法獨(dú)立存在，很多朋友問一立方厘米的中子星物質(zhì)在地球上會(huì)怎樣？其實(shí)不只是超高的質(zhì)量，而是會(huì)衰變，質(zhì)量虧損，能量釋放，比100顆大伊萬(wàn)要厲害得多！