0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

中子星的磁场之谜:为什么不带电的中子会产生超强磁场?

中科院半导体所 来源:万象经验 2023-04-01 11:21 次阅读

a0255a2e-ca2a-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

文章来源:万象经验作者:Eugene Wang

中子星是一种奇特的天体,它们由大质量恒星在死亡时坍缩而成,半径只有几十公里,但质量却相当于太阳的几倍。中子星的密度极高,每立方厘米的质量达到数亿吨。由于巨大的压力,中子星内部的原子被压碎,电子和质子结合成了中子。因此,中子星表面和内部主要由中子构成。

a0432ed2-ca2a-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

那么,既然中子星都是由不带电的中子组成,为什么它们会有超强的磁场呢?这个问题困扰了许多天文学家和物理学家。目前还没有一个完全确定的答案,但有一些可能的解释。

不同类型的中子星具有不同的磁性。最常见的是脉冲星,这是一种旋转的中子星,从其磁极发射电磁辐射束。当它们旋转时,这些电磁辐射束像灯塔一样扫过天空,产生了可以被地球上的射电望远镜探测到的有规律的脉冲。脉冲星的磁场范围为10^8到10^12高斯(地球磁场约为0.5高斯)。科学家们认为脉冲星从它们的祖先恒星那里继承了它们的磁场。

恒星内部有复杂的流体运动,这些运动在恒星内部产生了电流和磁场。当恒星坍缩成中子星时,它会保持原来恒星的磁通量不变。不过由于它的半径缩小了数千倍,面积大大减小了,磁感应强度就大大增加了。这就像把一个柔软的条形磁铁压扁后两端更容易吸住钉子一样。

然而,并不是所有的中子星都可以用继承磁场来解释。有些磁场更强,需要另一种机制来解释。这些磁场更强的中子星被称为磁星,其磁场在10^14到10^15高斯之间。磁星是非常罕见和神秘的物体,它们会产生强大的x射线和伽马射线爆发,可以在整个星系中探测到。

科学家们认为,磁星通过一种称为发电机效应的过程产生自己的磁场。这一过程涉及到中子星液态核心的湍流运动和对流,液态核心主要由中子组成,但也包含一些质子和电子。这些带电粒子可以产生电流,并通过反馈回路放大现有的磁场。

目前已经发现了约30颗左右的磁星候选体。其中最著名的例子是SGR 1806-20,它在2004年12月27日发生了有史以来最强大的伽马射线暴之一。这次爆发持续了约0.2秒,但释放出了相当于太阳250000年总辐射量的能量。这次爆发对地球产生了一定影响,使得地球上部分电离层扰动,并且使得距离爆发源50000光年外的地球卫星探测器触发安全模式。

除了产生和放大磁场之外,中子星还有一个重要过程就是磁场衰减和消失。这个过程会影响中子星自身和周围环境的演化,并且可能导致中子星停止辐射或变成其他类型的天体。

中子星磁场衰减或消失有多种可能性。其中一种是中子星在高速自转时,会向外辐射电磁波,从而损失能量和角动量。这种辐射会使中子星的自转速度和磁偶极矩(与磁场强度成正比)同时减小。这是最简单和最普遍的磁场衰减机制,一般发生在中子星的前期。

而后期主要是欧姆耗散。当中子星自转时,这些带电粒子会受到洛伦兹力的作用,在晶格中发生微小的位移。这种位移会导致晶格内部产生电阻,从而产生欧姆耗散。此外,还有其他机制使中子星磁场衰减。

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院半导体所立场
编辑:了之a052c004-ca2a-11ed-bfe3-dac502259ad0.png


原文标题:中子星的磁场之谜:为什么不带电的中子会产生超强磁场?

文章出处:【微信公众号:中科院半导体所】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    霍尔效应中磁场怎么产生

    在霍尔效应中,磁场产生是外部提供的,而不是由霍尔效应本身产生的。具体来说,磁场通常由外部电源提供的励磁电流产生
    的头像 发表于 10-15 09:46 461次阅读

    什么情况下导体在磁场产生电流

    在电磁学中,导体在磁场产生电流的现象是电磁感应的核心内容之一。这一发现不仅为电力工业的发展奠定了理论基础,还推动了电机、变压器等电力设备的广泛应用。 一、基本原理 导体在磁场产生
    的头像 发表于 07-18 16:39 828次阅读

    导体在磁场中运动产生电流的条件

    导体在磁场中运动产生电流的现象被称为电磁感应。电磁感应是电磁学中的一个重要概念,它揭示了电和磁之间的密切联系。本文将探讨导体在磁场中运动产生电流的条件,包括
    的头像 发表于 07-18 16:04 1.5w次阅读

    采用罗氏线圈来测试脉冲磁场的方法

    在科学研究和工程应用中,对磁场进行准确测量是至关重要的。脉冲磁场是一种瞬时性强磁场,在许多领域如电磁脉冲、磁共振成像、雷达等方面都有广泛的应用。为了有效地测量和分析这些脉冲磁场,科学家
    的头像 发表于 07-05 15:05 381次阅读
    采用罗氏线圈来测试脉冲<b class='flag-5'>磁场</b>的方法

    交流发电机中产生磁场的装置是

    交流发电机是一种将机械能转换为交流电能的设备。在交流发电机中,产生磁场的装置是其核心部件之一,对发电机的性能和效率有着至关重要的影响。本文将详细介绍交流发电机中产生磁场的装置,包括其结
    的头像 发表于 06-13 14:53 1157次阅读

    亥姆霍兹线圈测磁场的方法

    亥姆霍兹线圈是一种用于测量磁场的实验装置,它由一对同轴的线圈组成,线圈的电流方向相反,电流大小相等。通过合理调节两个线圈的电流和距离,可以产生稳定且均匀的磁场,并且能够测量该磁场的强度
    的头像 发表于 03-09 09:23 3382次阅读

    亥姆霍兹线圈实验如何确定磁场方向

    亥姆霍兹线圈实验是一种用来产生均匀磁场的设备,它由两个平行的线圈组成,每个线圈都有相同的电流方向。在实验中,我们需要确定磁场的方向,以便正确地进行磁场测量和实验分析。本文将详细介绍亥姆
    的头像 发表于 03-09 09:21 1771次阅读

    亥姆霍兹线圈产生磁场有什么特点

    亥姆霍兹线圈是一种具有特殊结构和磁场特点的电磁装置,它能够产生均匀且稳定的磁场。本文将从亥姆霍兹线圈的基本原理、结构设计、作用机理、应用领域等多个方面进行论述,以期使读者对亥姆霍兹线圈的特点有更深
    的头像 发表于 03-09 09:20 3345次阅读

    探测线圈放入磁场后如何测准um值

    探测线圈是一种用于测量磁场强度的装置。当放入磁场中时,线圈感应出感应电动势,这个电动势与磁场强度存在一定的关系。在测量磁场强度时,我们通常
    的头像 发表于 03-09 09:18 1829次阅读

    导体在磁场产生的电流大小与哪些因素有关

    导体在磁场产生的电流大小与以下几个因素有关:导体材料、磁场强度、导体形状和尺寸以及导体运动状态。 首先,导体材料是影响导体在磁场产生电流
    的头像 发表于 02-26 09:32 1377次阅读

    线圈磁场方向的判断方法用什么符号表示

    线圈是电磁器件中广泛应用的一种结构,其具有产生磁场的功能。在实际应用中,了解线圈磁场的方向对于设计、运用和分析电路非常重要。本文将判断线圈磁场方向的方法,即右手定则,并探讨其应用。 第
    的头像 发表于 02-25 17:16 4009次阅读

    导体在磁场中运动时产生感应电流的条件是什么

    当一个导体在磁场中运动时,感应出一个电动势,从而产生感应电流。这种现象遵循法拉第电磁感应定律,这个定律是电磁学的重要基础之一。在本文中,我将详细介绍导体在磁场
    的头像 发表于 02-03 17:10 1681次阅读

    导体在磁场中运动时产生感应电流的条件

    在物理学中,根据法拉第电磁感应定律,当导体相对于磁场运动时,产生感应电动势和感应电流。具体而言,产生感应电流的条件有以下几个方面需要考虑。 磁场
    的头像 发表于 01-18 11:35 1697次阅读

    近场磁场探头:解密磁场强度幅值的神奇工具

    近场磁场探头(Near Field Magnetic Probe,简称NFMP)是一种用于测试磁场强度幅值范围的重要工具。它通过高灵敏度的磁场传感器,能够精确探测并测量近场磁场的强度。
    的头像 发表于 12-15 10:33 1157次阅读
    近场<b class='flag-5'>磁场</b>探头:解密<b class='flag-5'>磁场</b>强度幅值的神奇工具

    强磁场影响到射频芯片的性能吗?

    射频芯片通常不会受到强磁场的影响。由于射频芯片主要用于无线通信和高频信号处理,它们通常设计成对磁场不敏感。一般情况下,强磁场不会对射频芯片的性能产生显著的影响。
    的头像 发表于 11-17 09:51 903次阅读