Obviamente, esta es una pregunta "divertida", pero estoy seguro de que todavía tiene una física válida, así que tengan paciencia conmigo.
¿Qué tan grande sería el campo magnético que necesitarías para transmutar otros elementos en hierro/níquel, si eso es posible?
El campo magnético cerca de una estrella de neutrones, aproximadamente del orden de 10 ^ 10 tesla, es tan fuerte que distorsiona los orbitales atómicos en "formas de cigarro" delgadas. (La energía del ciclotrón se vuelve mayor que la energía de Coulomb). Ciertamente, si se colocara un cristal sólido en un campo de este tipo, se volvería muy anisotrópico y, con cierta intensidad de campo, la constante de red en la dirección transversal al campo podría volverse lo suficientemente pequeña para la energía nuclear. velocidades de fusión entre los núcleos para volverse no despreciables.
¿Qué tan alto necesitamos aumentar el campo antes de que todos los núcleos se equilibren al mínimo absoluto de energía de hierro y níquel en, digamos, cuestión de horas o días?
Actualización: de http://dx.doi.org/10.1086/152986 parece que la materia en campos magnéticos fuertes se forma en cadenas 1D fuertemente unidas a lo largo de las líneas de campo, que están débilmente unidas entre sí, y el paralelo y transversal las constantes de red son en realidad comparables.
un gran tema Primero, diez gigatesla es solo el campo magnético cerca de un magnetar, un tipo especial de estrella de neutrones. Se discutieron, por ejemplo, en este artículo de Scientific American en 2003:
https://web.archive.org/web/20120204052553if_/http://solomon.as.utexas.edu/~duncan/sciam.pdf
Las estrellas de neutrones ordinarias tienen campos magnéticos que son 1000 veces más débiles que eso.
Es cierto que en las estrellas magnetar, los átomos se reducen a cigarros más delgados que la longitud de onda Compton del electrón, que está entre el radio del electrón (y también el radio del núcleo) y el radio del átomo.
Sin embargo, es un campo tan fuerte que ocurren muchas otras cosas. Por ejemplo, hay una interacción de caja entre 4 fotones, causada por un bucle de electrones virtual. Esto normalmente es insignificante, por lo que decimos que las ecuaciones de Maxwell son lineales en los campos electromagnéticos. Sin embargo, en campos magnéticos tan fuertes, la no linealidad se activa y un fotón a menudo se divide en dos, o viceversa.
Así que hay muchas cosas nuevas en estos campos. Un magnetar que estuviera a 1000 millas de distancia nos mataría debido al diamagnetismo del agua en nuestras células.
Magnetares y fusión
Su idea de usar magnetares para apoyar la fusión es creativa, por supuesto. Pero creo que para comenzar la fusión, tienes que apretar los núcleos más cerca que la longitud de onda Compton del electrón que todavía está metros, mucho más largo que el radio nuclear. Tendría que agregar dos o tres órdenes de magnitud más a la compresión. Un magnetar no es suficiente para eso.
Cuando tienes átomos tan brutalmente deformados, no puedes descuidar las reacciones nucleares que involucran electrones, que generalmente se consideran "pequeñas partículas distantes irrelevantes" que no influyen en los procesos nucleares. Sin embargo, si sus funciones de onda se reducen a radiaciones sustancialmente más cortas que la longitud de onda de Compton, su energía cinética aumenta sustancialmente. En el ancho de la función de onda comparable a la longitud de onda de Compton, la energía/masa total del electrón aumenta en O (100%) más o menos. Este aumento proviene solo de las direcciones "delgadas", pero es suficiente.
Ahora, tenga en cuenta que la diferencia entre la masa del neutrón y la masa del protón es solo 2,5 masas del electrón. Entonces, si aprietas el electrón para que su energía total aumente más de 2,5 veces, se favorece energéticamente para que los protones dentro de tu (no tan) "cristal" absorban el electrón y se conviertan en neutrones.
Así que creo que toda la materia en las proximidades de la magnetar en realidad se convertirá en la misma materia de la que está hecha la estrella de neutrones. Eso sucederá antes de que los protones tengan alguna posibilidad de crear nuevos estados ligados, como núcleos de hierro (que querías producir por fusión). Terminarás con neutrones y casi sin protones, el mismo estado de la materia en el que la estrella está construida a partir de sí misma. En cierto sentido, creo que esto no debería ser sorprendente: si es sorprendente para alguien, debería haberse preguntado por qué no queda materia ordinaria en las estrellas de neutrones.
¿Cuál es la escala de tiempo después de la cual se absorben los electrones para convertir los protones en neutrones? Bueno, es un proceso mediado por la interacción nuclear débil, como las desintegraciones beta. Recuerde que la vida útil del neutrón es de 15 minutos, pero es un tiempo anómalamente largo debido a algunos accidentes cinemáticos. Los objetos normales del mismo tamaño, como los átomos en forma de cigarro extremadamente apretados, se descompondrían más rápidamente (en neutrones y neutrinos, en este caso). Por otro lado, los electrones en los átomos con forma de cigarro ocupan una región más grande que los quarks en el neutrón. Pero esto solo puede sumar como máximo 4 órdenes de magnitud. Para resumir, creo que dentro de días o meses, si no más rápido, los electrones serían tragados para crear neutrones.
Todos los mejores Lubos
david z
Sklivvz
cem