白矮星若何抵抗引力塌缩?《张背阴的物理课》合计简并电子气的简并压
白矮星靠甚么力来抵抗引力的挤压 ?费米子气体纵然在极高温的时候也存在颇为大的压强?8月20日12时 ,《张背阴的何抵合计物理课》第一百六十七期开播,搜狐独创人、抗引董事局主席兼CEO、力塌理课物理学博士张背阴坐镇搜狐视频直播间 ,缩张先介绍了甚么品质规模的物电气的简恒星调演化成白矮星,定性合成了电子气体简并压的简并由来,紧接着介绍电子气体在高密度 、白矮背阴并压极高温时的何抵合计简并压合计 ,其中散漫了量子措施与典型措施,抗引患上到了一个与实际服从量级相同的力塌理课服从 。
电子简并压防止白矮星引力坍缩
在以前的缩张物理直播课中 ,张背阴介绍过恒星的物电气的简演化,当恒星末期的简并品质小于1.44倍太阳品质时,它将调演化成为白矮星。白矮背阴并压白矮星外部的核反映简直是停止了的 ,其释放的能量源头于外部存储的热能。既然不了核反映 ,那白矮星靠甚么来抵御引力坍缩呢?
实际上,白矮星外部的电子可能看成是逍遥的 。纵然电子带有负电荷 ,可是由于带正电的核子的存在,电子之间的库仑力被屏障了,以是可能用逍遥电子组成的气体来作为模子妨碍合计。
由于泡利不相容道理,两个以上的电子不能处于相同的态上,这就使患上电子气体有一种抵抗缩短的趋向,这种抵抗缩短的趋向就被称为简并压。正是由于电子简并压的存在,才使患上白矮星不被引力所压垮。因此,是简并压抵抗住了引力的缩短。
回顾宽为L的一维无穷深方势阱的相关量子力学下场 ,第n阶能级的波函数为
其中k=nπ/L,能级为
留意,上式的E是依赖于n的。
假如电子气体处在一个边长为L的正方形盒子中 ,那末单个电子的能级下场可能按三个倾向分解成三个一维无穷深方势阱的下场 ,每一个势阱的宽度都是L。这样就能患上到
其中ex ,ey ,ez分说是直角坐标系的三个基矢,nx 、ny、nz只能取正整数值 。
张背阴问网友,假如不泡利不相容道理,电子气体在高温的时候会奈何样样呢?凭证玻尔兹曼扩散 ,处在能量为Ek的态上的粒子数知足
其中kB是玻尔兹曼常数。当温度T趋向于0时 ,Ek远大于kB*T,于是对于激发态,其上的粒子数会趋向于0 ,简直所有电子都市落在基态上,从而无奈发生饶富的压强抵御引力的缩短 。
张背阴夸张 ,正是由于泡利不相容道理的存在,才使患上电子难以“挨近”在一块,从而存在简并压。不外这种“挨近”不是三维空间上的挨近