0. Wstęp.
Witajcie w naszej bajce. Tu słoń gra na fujarce, ale niestety, na tym podobieństwa z Akademią Pana Kleksa się kończą. Słoń gra na fujarce, bo takie mamy czasy, że lepiej niż Jan Brzechwa nikt by tego nie ujął - to bajka, nieco abstrakcyjna. I dopiero, gdy osnowę rzeczywistości opowiada bajkopisarz, jestem w stanie w ów scenariusz uwierzyć. Albo - potrzeba by aż Pana Jana Brzechwy, i pojęcia bajki, aby jakaś część naszych czasów mogłaby zostać opisana.
Ten wstęp napisałem po to, żeby uniknąć konfrontacji ze śpiewającym Pinokiem ;)
Materia zdegenerowana, językowo można by ugryźć to w sposób: 'zniszczona', 'dekadencka', 'spróchniała'.
Oczywiście, wielu z Was, gdy tylko napisałem zdegenerowana, pomyślała o bezdomnych. I pijakach. Nie ma odwrotu! Na pewno, jestem przekonany, że tak było. Bez dwóch zdań - jestem jednym z Was.
Otóż poboczna historia, bo moja to ta ze zniszczonym fortepianem, wygląda tak:
'Heniek, widzisz tego, tam z boku? -Pewnie. O kurde, on się prawie budzi! -Szybko, jest coś jeszcze na dnie? -Czekaj, coś tam pisze... Degenerat, degrengolad, a, denaturat! - Hehe, nawet mi to przypasowało, to pierwsze, to o nim. - No, bo przecież nie o nas!'
Coby było zadość żartom o materii zdegenerowanej, i o tym, jak niektórzy się prowadzą. Ostro, mianowicie! ;)
U mnie zaś stoi fortepian, lekko prześwitujący, nie wiem, czy istnieje, podchodzę i sprawdzam, waży miliardy ton, koniec bajki. Śpiewał Pinokio ;)
1. Zaczynamy.
Co to takiego, ta materia zdegenerowaną? Jest to materia, która została pozbawiona elektronów na swoich orbitalach. Nukleony są bardzo gęsto upakowane. Właściwości takiej materii opierają się na zasadach mechaniki kwantowej. Potrzeba do tego (wytworzenia materii zdegenerowanej) olbrzymich ciśnień, jakie panują we wnętrzach gwiazd wymarłych. Podczas kolapsu gwiazdy elektrony zostają wybite z orbitali swoich nukleonów. Gęstość wzrasta. W momencie, gdy materia zostaje zgnieciona do ciśnienia degenerowania (coraz więcej elektronów na jednostkę objętości), odpychanie elektronów przeważa, a właściwie całkowicie odpiera atak grawitacyjnego kolapsu i nie pozwala na dalszy jego postęp. Dlatego biały karzeł to nic innego, jak gaz zdegenerowanych elektronów.
Acha. Powyżej pewnej masy (ograniczenie - reguła Chandrasekhara) stan równowagi nie może zostać utrzymany. Ten wspaniały balans między grawitacją a ciśnieniem wywieranym przez elektrony zostaje utracony. Powstaje gwiazda neutronowa lub czarna dziura. W 1 przypadku neutrony wyrównują ciśnienie związane z kolapsem grawitacyjnym. Ufff ;)
2.a) Od przedszkola do materii zdegenerowanej – musimy coś wiedzieć, żeby brać się za bary z tematem.
Istnieją sobie trzy rodzaje gwiazd. Powiedzmy, że dość małych, aby nie psuć efektu, bo małe jest piękne – pewnie jest trochę więcej niż trzy, albo osiem, blogowanie nie idzie w parze z dobrym liczeniem, bo gdy łapię słowa, uciekają mi cyfry (zasada nieoznaczoności Heisenberga się kłania ;))
A nie mówiłem – jesteśmy w przedszkolu, a już się możemy pomylić. I potem tłumaczyć pani nauczycielce, że jak było ‘h’ na lekcji, to byłem chory, dlatego piszę Cheisenberga ;)
Przedszkole fizyczne (ufff, bałem się, że jednak każą mi powtarzać klasę) rządzi się swoimi prawami. Te gwiazdy to, w dużym uproszczeniu – czarne dziury, gwiazdy neutronowe i białe karły. Są to istne laboratoria kosmiczne, takie odpowiedniki LHC, VIRGO czy LIGO w wydaniu naturalnym. Jako, że zawierają materię tak gęstą jak nic innego w Kosmosie, są wspaniałymi obszarami testowania także dla nas. Od procesów nuklearnych na powierzchni gwiazdy, przez elektronową materię zdegenerowaną na poziomie subnuklearnym, do kondensatów bozonowych, po inne stany materii barionowej.
2.b) Materia barionowa. Nie barowa ;)
Materią barionową nazywamy materię i jej cząstki, które mają niezerową liczbę kwantową. Razem z z typowymi przedstawicielami barionów, takimi jak nukleony – protonami i neutronami – tworzą hadrony. Barion to hadron o liczbie kwantowej 1, bo składa się z 3 kwarków. A hadrony się zderzają w LHC, jak można się szybko domyślić. I jesteśmy na Ziemi ;) To po prostu zwykła materia, nie ciemna, trochę jasna, bo materia barionowa występuje we Wszechświecie głównie w postaci plazmy.
2.c) I, rozumiesz, on powiedział, że jego kolega powiedział, że ja powiedziałem to jego koledze ;)
Dlaczego się cieszymy, że mamy naturalne gwiezdne laboratoria? Ponieważ w Kosmosie jest zimno, a w LHC już nie. Ciężkie jony zderzające się przy prędkościach relatywistycznych generują dużo rozpraszanej energii – cieplnej, oczywiście.
Dwie fantastyczne sprawy: jeśli hipoteza o materii zdegenerowanej, jako materii istniejącej we wnętrzu gwiazd kompaktowych jest prawdziwa, możemy wtedy ogłosić pewne fakty, np. - istnieje inna klasa, rodzaj białych karłów. Albo – materia zdegenerowana jest stabilniejsza niż materia złożona z nukleonów i elektronów.
I tak dalej.
Tymczasem, nas interesuje…
3.a) ...Elektronowa materia zdegenerowana, na słowo ‘elektronowa’ Heniek ze wstępu puściłby pawia.
Acha! Tak się narozpisywałem, że zapomniałem pododawać ekscytujące nowinki, opisy bardziej fizyczne, zaklasyfikowane jako ‘Co z tą materią zdegenerowaną?’ Czyli – o co w niej chodzi.
Ano, chodzi o to, że materia zdegenerowana to nic innego jak walka elektronów i składników jądra atomowego. Przy zapadaniu się materii i przechodzeniu w do stanu materii dziwnej funkcjonują dwie, z grubsza, zależności: Zakaz Pauliego oraz zapadanie się materii pod własnym ciężarem. Elektrony są coraz gęściej upakowywane, cała degenerująca się materia ‘spycha’ elektrony do stanu kwantowego o najniższej energii. I, elektrony nie mogą pozwolić sobie na złe traktowanie z powodu zakazu Pauliego...
3.b) Zakaz Pauliego. Na szybkiego ;)
Zakaz Pauliego stosuje się do cząstek zwanych fermionami – są jeszcze bozony, to druga forma materii. Fermiony mają to do siebie, że podporządkowują się zakazowi Pauliego, który mówi, że jeden stan kwantowy (istnieją tzw. wielkości kwantowe) może zajmować tylko jedna cząstka. Bozony olewamy, one też nas olewają, nas, czyli Was, Pauliego, mnie i zakaz, dlatego niech sobie się gromadzą w jednym stanie. Kwantowym. Bo dziś wszystko musi być kwantowe ;)
Dlatego, elektrony nie mogą się tak ścisnąć, żeby np. zajmować to samo miejsce, w jednakowym czasie. Bozony są elastyczne, fermiony nie.
4. Ciąg Dalszy Następujący :)
... i wywierają nacisk przeciwny, w kierunku nukleonowych składników materii dziwnej. Co prowadzi do… zahamowania dalszego kolapsu. Tak przebiega niesamowity proces – materia zapada się pod własnym ciężarem, jednak odpychane elektrony nie pozostają dłużne i odpowiadają pięknym za nadobne, ale nie tak złośliwie, po prostu Pauli im zakazał ;)
Gdyby nie powyższy fakt, nie mielibyśmy stabilnej materii dziwnej. Nie było by co badać. A ja nie miałbym oczywiście o czym pisać.
Także…
5. ...The End. Game Over…
Wyszedłbym na rower, ale jest ciemno, zimno, zupełnie jak obok gwiezdnych laboratoriów zjawisk fizycznych samej Natury.
Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)
Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz