¿Qué le sucedería a una cucharadita de material de estrella de neutrones si se liberara en la Tierra?

He leído en la página de la NASA sobre estrellas de neutrones que una cucharadita de esa estrella pesaría más de 20 mil millones de toneladas en la Tierra. Si de alguna manera fuera posible traerlo a la tierra sería:

  1. ¿Quemarse y desaparecer durante la entrada en la atmósfera terrestre?

  2. Suponiendo que tenemos 20 mil millones de toneladas de masa que ocupan el volumen de una cucharadita aquí en la Tierra, ¿caerían a través del suelo por su propio peso?

Respuestas (2)

Si tomamos el material de una estrella de neutrones a, digamos, una densidad de ∼ 10 17 kg/m3 3 los neutrones tienen una densidad de energía cinética interna de 3 × 10 32 J/m 3 . Esto se calcula multiplicando la densidad numérica de los neutrones norte norte por, 3 pags F 2 / ( 10 metro norte ) , la KE promedio por fermión en un gas degenerado no relativista y donde pags F = ( 3 h 3 norte norte / 8 π ) 1 / 3 es el impulso de Fermi.

Entonces, incluso en una cucharadita (digamos 5 ml), hay 1.5 × 10 27 J de energía cinética (más de lo que emite el Sol en un segundo, o mil millones de bombas atómicas) y se liberará instantáneamente.

La energía está en forma de alrededor 10 38 neutrones que viajan alrededor de 0.1-0.2 C . En términos generales, es como la mitad de los neutrones (alrededor de 250 millones de toneladas) viajando a 0,1 C arando en la tierra. Si he hecho mis matemáticas correctamente, eso es más o menos equivalente a un asteroide cercano a la Tierra de 40 km de radio que golpea la Tierra a 30 km/s.

Entonces, caer a través de la Tierra no es el problema, vaporizar una parte significativa de ella sí lo es.

Tenga en cuenta que la desintegración beta de los neutrones libres que dominan el material de neutrones también es energética, pero es un proceso lento. En estas escalas de tiempo de 10 minutos, los neutrones podrían haber explotado en un radio de una décima de au.

Wikipedia me dice que el impactador de Chicxulub dejó escapar 4.2 × 10 23 j , así que esto es 3500 veces más grande que el traficante de la muerte de dinosaurios. Asombroso.
@WetSavannaAnimalakaRodVance Sí. A menudo no me sorprenden los números en astrofísica, pero en esta ocasión me sorprendieron.
Esta debería ser la respuesta aceptada.
¿Podemos usar el teorema del virial para decir que 1 kg de neutronio tiene 3 × 10 15 J de energía interna por lo que tomó el doble de esa cantidad de energía para producirlo, con 3 × 10 15 J perdido por la radiación?

La razón por la que la densidad es tan alta es porque las presiones son inmensas. Si de alguna manera teletransportáramos una cucharadita de material de estrella de neutrones a la Tierra, se inflaría muy rápidamente porque las presiones no son lo suficientemente altas como para aplastarlo en su forma densa. Esto sería efectivamente una enorme explosión.

Es difícil describir en qué se inflaría: el material de la estrella de neutrones se puede imaginar como una sopa increíblemente densa de neutrones con algunos protones y leptones en pequeñas cantidades. Los protones y leptones formarían elementos ricos en neutrones como el deuterio , pero la mayor parte de la materia consistiría en neutrones libres. Estos neutrones libres sufrirían una desintegración beta para producir neutrinos, protones y electrones, que probablemente se recombinarían para producir grandes cantidades de hidrógeno, algo de helio y algunos átomos más pesados. Sin embargo, en todos estos casos, los átomos serían isótopos ricos en neutrones.

El comportamiento se parecería más a un gas que se expande muy rápidamente. Explotaría con tal fuerza que ni siquiera tendría que "caer a través del suelo": destruiría el suelo por completo.

solo quiero resaltar que no sabemos esto con certeza: es posible que después de alcanzar densidades nucleares, la materia sea esencialmente estable debido a la fuerza nuclear fuerte. Se cree que las islas de estabilidad nuclear se vuelven más fuertes a medida que Z y norte crecer por encima de 150. Sin embargo, encontrar piezas de materia tan superdensas será casi imposible en la superficie de la tierra, ya que es probable que se hunda inmediatamente hasta llegar al centro de la tierra.
@lurscher: si son solo neutrones, no puede ser estable después de una cantidad adecuada de desintegración beta, lo que ocurre enormemente rápido ya que la masa de un protón unido en un entorno libre de protones es mucho menor que la de un neutrón comprimido por otros neutrones a través del principio de exclusión . Una vez que se desintegra en material de protón-neutrón, se deshará como cualquier gota cargada en núcleos de varios tamaños. La única forma en que se puede estabilizar la materia nuclear es si de alguna manera se convierte en materia extraña neutral en la red de algún tipo, y luego engulliría lentamente la materia normal. Una materia tan extraña probablemente no existe.
Los plazos para los procesos beta son lentos . Mucho más lento que las escalas de tiempo de expansión de los neutrones que se estarían moviendo a una fracción significativa de C . El destino final del gas (aquel que no "interactuó" con la tierra) sería una nube en expansión de protones, electrones y (anti)neutrinos.
Los neutrones van a ser expulsados ​​a una velocidad muy alta. Esperaría que muchos de ellos golpearan los núcleos y fueran absorbidos por los átomos cercanos, en comparación, haría que las armas nucleares más sucias parecieran limpias. Mucho más desagradable que quedarse quieto y sufrir una descomposición beta.
¿Qué le sucedería a una cucharadita de material de estrella de neutrones si se liberara en la Tierra?
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