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Neutronensterne

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Neutronensterne

Beitrag von Majoron » 16. Aug 2013, 16:51

Wer weiß es?
Könnte die Materie eines Neutronensterns - also Neutronium - auch außerhalb eines solchen poststellaren Körpers stabil sein? Gibt es eine Mindestmasse bzw. Mindestgröße für N.? Wenn möglicherweise im sehr frühen Universum primordiale Schwarze Zwerglöcher entstanden sein könnten, gilt das auch für Neutronium? Wie könnte man - theoretisch - Neutronium außer durch Gravitation noch "stabilisieren"? UNd falls N. instabil ist, wie groß wäre die Zerfallsenergie von 1kg Neutronium?
Außerdem: würde die Oberflächenschwerkraft der Neutronensterne Nanomaschinen zerreißen? :wn:

danke für Antworten

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Re: Neutronensterne

Beitrag von gravi » 16. Aug 2013, 19:55

Alle deine Fragen kann ich aus dem Stegreif nicht beantworten.
Aber ich bin mir sicher, dass das Neutronengas außerhalb des Wahnsinns- Gravitationseinflusses nicht stabil wäre. Neutronen haben ja eine relativ kurze Halbwertszeit und würden alsbald zerfallen.

Was bewegt dich dazu darüber nachzudenken, ob Nanomaschinen auf einem Neutronenstern noch funktionieren würden? Auch hier bin ich mir sicher, dass sie es nicht könnten. Immerhin bestehen auch sie aus Atomen/Molekülen, die dort sofort zertrümmert würden...

Gruß
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Re: Neutronensterne

Beitrag von Skeltek » 17. Aug 2013, 03:39

Ich denke Neutronensterne haben ähnlich wie Flüssigkeiten eine Übergangsphase zwischen völlig komprimiert(Teilchen völlig delokalisiert und ineinandergeschoben) und maximal komprimiert(Teilchen dicht beieinander mit fast keinem Abstand mehr dazwischen).
So wie fast jeder Stoff bei den Übergängen von fest->flüssig->flüchtig->plasma(-> usw) eine relativ große Übergangsphase durchschreitet.
Du brauchst z.B. nach dem Erwärmen von Wasser von 0° auf 100° ein vielfaches der Energie, um das gesammte Wasser zum verdampfen zu bringen.

So hat auch ein Neutronenstern eine Übergangsphase von maximal komprimierten zu maximal delokalisierten Teilchen.

Die Gravitation wirkt dabei wie ein Gefäß, das einem unter Druck stehenden Stickstofftank entspricht.
Nimmst du ein Stück Neutronenstern aus ihm heraus und setzt es in den Weltraum, würde sich die Materie explosionsartig verdampfen(vielleicht auch mit einem verdampfenden Stück Stickstoff im Ultrazeitraffer zu vergleichen).

Der Neutronenstern verliert nach seiner Entstehung immer mehr an Ausdehnung und nähert sich nach und nach der maximal möglichen Entropie an; er schrumpft und kühlt ab, wobei die Abkühlung durch die Kompression des Sterns etwas verlangsamt wird. Das lässt sich mit einem Phasenübergang von flüssig zu fest vergleichen; in jedem Fall verliert er dabei relativ viel Energie.
Lageenergie wird in Kompression und Druck umgewandelt, der Druck verliert einen Teil der Energie als Wärme bzw (Teilchen-)Strahlung.

Wenn du ein Stück vom Neutronenstern abschneidest und im Weltraum aussetzt, hast du wenigstens nur noch mit der Spannungsenergie des unter Druck stehenden Materials zu tun.


Würde man einen Neutronenstern nach und nach große Mengen Masse entnehmen, würde er unter Abkühlung sich ausdehnen(In Wirklichkeit heizt er sich ab dem Zeitpunkt auf, da er versucht der Umgebung Energie abzuziehen).
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 17. Aug 2013, 15:44

Majoron hat geschrieben:Könnte die Materie eines Neutronensterns - also Neutronium - auch außerhalb eines solchen poststellaren Körpers stabil sein?
Sieht nicht danach aus. Freie Neutronen sind instabil und zerfallen recht schnell (HWZ= 10min) - wenn sie nicht vorher von Atomkernen eingefangen werden.
Das sollte auch für 2,3,,...-Neutronen-Teilchen gelten. Außerdem sagt das Standardmodell voraus, dass solche Teilchen nicht existieren, wegen fehlender Bindung (bzw. dass sie wenn, dann nur sehr kurz als Zwischenprodukte bei gewissen Zerfallsreaktionen existieren.)
Es gab zwar mal ein Experiment, wo Hinweise auf Tetraneutronen gefunden worden sein sollen, dies konnte aber nicht bestätigt/wiederholt werden.

Dann muss man bedenken, dass Neutronensterne nicht nur aus Neutronen bestehen, insbes. kann man nicht sagen, dass Neutronensterne aus Neutronium bestehen würden.
Schau mal hier rein:
http://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern#Aufbau

Ja, einige Meter unter der Oberfläche besteht der Neutronenstern vermutlich haupstächlich aus Neutronen, aber auch dort nur zu 90%. Der Rest sind Protonen und Elektronen, die sich -soweit ich es verstehe- in einem dynamischen Gleichgewicht mit den Neutronen befinden, ganz wie bei einem chemischen Gleichgewicht.
Soll heißen:
Die Neutronen zerfallen auch dort zu Protonen, Elektronen und Neutrinos, aber gleichzeitig geschieht auch die Rückreaktion, sodass aus Protonen und Elektronen auch neue Neutronen (+Neutrinos) gebildet werden - und zwar so, dass sich das Gleichgewichtsverhältnis "90% Neutronen zu 10% Protonen" einstellt.

Grüße
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Re: Neutronensterne

Beitrag von Skeltek » 18. Aug 2013, 01:07

Du hast dich beim Wort Neutronium verlesen.
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 18. Aug 2013, 22:26

Was meinst du?
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Re: Neutronensterne

Beitrag von Skeltek » 19. Aug 2013, 03:23

seeker hat geschrieben:Was meinst du?
seeker hat geschrieben:
Majoron hat geschrieben:Könnte die Materie eines Neutronensterns - also Neutronium - auch außerhalb eines solchen poststellaren Körpers stabil sein?
Sieht nicht danach aus. Freie Neutronen sind instabil und zerfallen recht schnell (HWZ= 10min) - wenn sie nicht vorher von Atomkernen eingefangen werden.
Das sollte auch für 2,3
Daß er nicht nach Neutronen sondern nach der Masseform gefragt hat, in die Materie innerhalb eines Neutronensternes übergeht.
Allerdings k.A. ob das Wort das er benutzt eine Startrek-Wortschöpfung oder ein wissenschaftlicher Ausdruck ist.
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 19. Aug 2013, 09:26

Also jetzt hab ich's nachgeschlagen:
Neutronium ist eine hypothetische Form der Materie, die nur aus Neutronen besteht und deren Dichte mit der von Atomkernen vergleichbar wäre.

Der Begriff wurde 1926 vom Chemiker Andreas von Antropoff, noch vor der Entdeckung des Neutrons, geprägt, um ein hypothetisches chemisches Element mit der Ordnungszahl 0 zu benennen, welches er an die Spitze des Periodensystems stellte.[1][2] Der Begriff wurde in der Folge häufiger in Science-Fiction-Literatur verwendet. Nach der Entdeckung der Neutronensterne, die überwiegend aus entarteten Neutronen bestehen und tatsächlich die Dichte von Atomkernen haben, bezeichnete man ihren Materiezustand auch in der Wissenschaft gelegentlich mit Neutronium.

Gelegentlich gab es wissenschaftliche Berichte, dass es neben freien Neutronen auch unter annähernd Normalbedingungen zumindest als Zwischenstufe von Kernreaktionen kurzlebige gebundene Neutronen gebe:

das aus zwei Neutronen zusammengesetzte Dineutron
das aus vier Neutronen bestehende Tetraneutron und
weitere Neutronencluster.

Derartige Experimente konnten jedoch nie bestätigt werden, und Berechnungen zeigen, dass diese Neutronencluster- wie auch das aus 5 Neutronen bestehende Pentaneutron - keinen gebundenen Zustand haben und folglich nicht existieren.
http://de.wikipedia.org/wiki/Neutronium

Mein Argument ist:
Wenn schon Päckchen aus 1, 2, 3, 4, ... freien Neutronen nicht stabil sind, dann sind es Päckchen aus 10^23 Neutronen (also Neutronium als makroskopische Materieform) oder mehr erst recht nicht.
Das ändert sich erst etwas, wenn ein sehr hoher Druck gegeben ist, der die Rückreaktion Proton -> Neutron begünstigt... und mit was außer der Gravitation könnte man einen solchen Druck längere Zeit und in makroskopischen Skalen auf die neutralen Neutronen ausüben? Mir fällt da nichts Gescheites ein.

Was vielleicht noch beim Neutronenstern interessant ist:

Sowohl bei der Hinreaktion Proton -> Neutron als auch bei der Rückreaktion Neutron -> Proton entstehen Neutrinos, die Masse, Impuls und Energie vom Neutronenstern wegtransportieren, zumindest per lngsamer Diffusion der Neutrinos (zur Sternoberfläche, wie die Photonen in der Sonne).

Verliert der Neutronenstern also über diesen Prozess ständig erhebliche Mengen an Masse, Impuls und Energie?
Interessanterweise nicht, denn diese Reaktionen sind proportional zur Temperatur in der 8. Potenz!
D.h.: Beim heißen Kollaps sind diese Reaktionen entscheidend und die vielen Neutrinos verursachen zu einem guten Teil die Supernovaexplosion, danach kühlt der Stern aber ab, wodurch die Neutrinoproduktion sehr stark nachlässt und andere Prozesse, hauptsächlich die thermische Photonenemission beim Energietransport vorherrschend werden.
Majoron hat geschrieben:Gibt es eine Mindestmasse bzw. Mindestgröße für N.?
Ja, so wie ich es sehe die Masse eines Neutronensterns.
Majoron hat geschrieben:Wenn möglicherweise im sehr frühen Universum primordiale Schwarze Zwerglöcher entstanden sein könnten, gilt das auch für Neutronium?
Möglich, aber wie gesagt sollten all diese Neutronen längst zerfallen oder in Atomkernen gebunden sein.
Majoron hat geschrieben:Wie könnte man - theoretisch - Neutronium außer durch Gravitation noch "stabilisieren"? UNd falls N. instabil ist, wie groß wäre die Zerfallsenergie von 1kg Neutronium?
Ich sehe wie gesagt keine andere Möglichkeit der Stabilisierung.

Die Zerfallsenergie kannst du dir näherungsweise über den beta-minus-Zerfall abschätzen:
n -> p + e + v + 0,78 MeV
http://de.wikipedia.org/wiki/Neutron#Ze ... n_Neutrons

Auf der Wikiseite findest du auch die Neutronmasse. Jetzt musst du nur noch ausrechnen, wie viele Neutronen du für 1kg brauchst und das mit der Energie 0,78 MeV multiplizieren und du hast eine 1. Näherung.
Majoron hat geschrieben:würde die Oberflächenschwerkraft der Neutronensterne Nanomaschinen zerreißen?
Zerdrücken und zerstören, ich denke ja!
Es ist ja nicht nur die Schwerkraft sondern auch die Strahlung, Temperatur, etc. die selbst mikroskopische Maschinchen wohl schnell in die Einzelteile zerlegen würde und zu reinem Eisen in hochkomprimierter, hohlraumfreier Kristallform umwandeln würde.

Grüße
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Re: Neutronensterne

Beitrag von tomS » 19. Aug 2013, 09:56

Vielleicht eine ganz kurze Zusammenfassung.

Identische Nukleonen können aufgrund einer bestimmten Struktur (in Spin und Isospin) der starken WW keine gebundenen Systeme bilden.

Ein Neutronenstern ist ein hochkomplexes, dynamisches, thermodynamisches System, in dem verschiedene Teilchensorten (näherungsweise) im thermischen Gleichgewicht stehen (näherungsweise wg. Energie- und Teilchenabstrahlung sowie aufgrund von Transportprozessen).

Einen Neutronenstern ohne Schwerkraft gibt es wahrscheinlich ebensowenig wie einen gewöhnlichen Stern ohne Schwerkraft. Und weder wird ein Haufen aus 10 Wasserstoffatomen ein Stern, noch wird ein Haufen aus 10 Neutronen ein Neutronenstern.
Gruß
Tom

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Re: Neutronensterne

Beitrag von Skeltek » 19. Aug 2013, 23:06

Die starke Gravitation beim Neutronenstern ersetzt die starke Wechselwirkung, die Atome normalerweise zusammenhält.
Im Grunde genommen vaporisiert ein Neutronenstern so wie eine Flüssigkeit unter atmosphärischem Druch zwar langsamer, aber trotzallen durch sublimation bzw Verdunstung Material verliert und sich dadurch abkühlt. Nimmst du die zusammenhaltende Gravitation weg, hast du denselben Effekt wie bei einem aufgeplatzten Stickstofftank der unter Druck stand. Massive agressive Abkühlung des flüssigen Materials, wobei die verdunstenden Teilchen etwas höhere Temperatur haben als der Rest(omnidirektionale Freisetzung des gespeicherten Impulses, wodurch die Teilchen an der Obefläche weggesprengt werden; solange Gravitation den Ball unter Druck setzt wird der nach aussengerichtete Impuls radial zurückgelenkt).
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Re: Neutronensterne

Beitrag von gravi » 20. Aug 2013, 19:11

Ich könnte mir vorstellen, würde man die Gravitation einem Neutronenstern plötzlich "entreißen", so würden wir eine Explosion erhalten, die eine Supernova noch weit überträfe.
Dagegen glaube ich nicht, dass ein Neutronenstern durch "Verdunstung" von Neutronen und anderen Teilchen abkühlt. Die Gravitation ist viel zu stark und lässt sicherlich kein Teilchen von der Oberfläche entkommen. Lediglich durch die Emission von Strahlung wird er kühler...

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Re: Neutronensterne

Beitrag von Hawkwind » 21. Aug 2013, 10:21

gravi hat geschrieben:Ich könnte mir vorstellen, würde man die Gravitation einem Neutronenstern plötzlich "entreißen", so würden wir eine Explosion erhalten, die eine Supernova noch weit überträfe.
Der Entartungsdruck (Pauli-Prinzip) müsste ihn schon gewaltig zerreissen.

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Re: Neutronensterne

Beitrag von Hawkwind » 21. Aug 2013, 11:51

tomS hat geschrieben: ...
Ein Neutronenstern ist ein hochkomplexes, dynamisches, thermodynamisches System, in dem verschiedene Teilchensorten (näherungsweise) im thermischen Gleichgewicht stehen (näherungsweise wg. Energie- und Teilchenabstrahlung sowie aufgrund von Transportprozessen).
...
Wieso sprichst du von "verschiedenen Teilchensorten", Tom?
Besteht ein Neutronenstern nicht ausschliesslich aus Neutronen?
Für mich war das bislang ein ziemlich statischer Klumpen im All (wohl ein etwas naives Bild). :)

BTW, interessant sind auch Quarksterne, welche die Theorie eigentlich ewrartet, die aber per Beobachtung kaum von Neutronensternen zu unterscheiden sind. Aber es gibt wohl ein paar "Kandidaten".
http://www.wissenschaft-online.de/astro ... 04.html#qs

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Re: Neutronensterne

Beitrag von tomS » 21. Aug 2013, 12:30

Hawkwind hat geschrieben:
tomS hat geschrieben: ...
Ein Neutronenstern ist ein hochkomplexes, dynamisches, thermodynamisches System, in dem verschiedene Teilchensorten (näherungsweise) im thermischen Gleichgewicht stehen (näherungsweise wg. Energie- und Teilchenabstrahlung sowie aufgrund von Transportprozessen).
...
Wieso sprichst du von "verschiedenen Teilchensorten", Tom?
Besteht ein Neutronenstern nicht ausschliesslich aus Neutronen?
Schau mal hier http://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern
Gruß
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Re: Neutronensterne

Beitrag von Hawkwind » 21. Aug 2013, 12:42

tomS hat geschrieben:
Hawkwind hat geschrieben:
tomS hat geschrieben: ...
Ein Neutronenstern ist ein hochkomplexes, dynamisches, thermodynamisches System, in dem verschiedene Teilchensorten (näherungsweise) im thermischen Gleichgewicht stehen (näherungsweise wg. Energie- und Teilchenabstrahlung sowie aufgrund von Transportprozessen).
...
Wieso sprichst du von "verschiedenen Teilchensorten", Tom?
Besteht ein Neutronenstern nicht ausschliesslich aus Neutronen?
Schau mal hier http://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern
Danke für den Hinweis. Demnach enthielte ein Neutronenstern evtl. ganz innen sowieso ein "Quark-Gluon-Plasma" und wäre dann gar nicht so streng unterscheidbar von einem Quarkstern.

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Re: Neutronensterne

Beitrag von gravi » 21. Aug 2013, 19:43

Einen strengen Unterschied gibt es sicherlich nicht, es wird wohl eher ein fließender Übergang sein.
Das ist immer abhängig von der Masse, die bei einem Neutronenstern irgendwo zwischen ~ 1.4 und 3 Sonnenmassen liegt. Je höher die Masse, umso höher vermutlich auch der Quarkanteil (womit ich natürlich das Quark- Gluonenplasma meine, nicht dass noch jemand etwas Falsches denkt!).

Gruß
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 21. Aug 2013, 22:51

Falls ihr euch über Wiki hinaus noch für weitere Informationen über Neutronensterne interessiert, dann empfehle ich euch dieses sehr informative, einen schönen Überblick gebende aber nicht erschlagende 14-seitige PDF hier:

Neutronensterne
Astronomisches Proseminar, Uni Basel, Herbstsemester 2007
Martin Brühlmann
http://luzern.astronomie.ch/agl/archiv/ ... 511210.pdf

Grüße
seeker
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Re: Neutronensterne

Beitrag von Skeltek » 22. Aug 2013, 01:54

gravi hat geschrieben:Ich könnte mir vorstellen, würde man die Gravitation einem Neutronenstern plötzlich "entreißen", so würden wir eine Explosion erhalten, die eine Supernova noch weit überträfe.
Dagegen glaube ich nicht, dass ein Neutronenstern durch "Verdunstung" von Neutronen und anderen Teilchen abkühlt. Die Gravitation ist viel zu stark und lässt sicherlich kein Teilchen von der Oberfläche entkommen. Lediglich durch die Emission von Strahlung wird er kühler...

Gruß
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Emmision von Teilchenstrahlung und Verdunstung? wo ist der Unterschied?
Ausserdem verschiebt sich die Phasenübergangstemperatur von flüssig nach Gas-förmig des Teilchengemisches abhängig vom Druck.
Stell dir einen bei einem Atmosphärendruck von 10000 bar gebildeten See aus 5000° Kelvin heißem Wasserdampf vor. Nimmst du den Druck langsam weg verdampft der See langsam.
Explosion oder Verdampfung, sehe da keinen Unterschied ausser bei der Geschwindigkeit der nach innen ausbreitenen Druckabfallswelle.
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 22. Aug 2013, 15:50

Skeltek hat geschrieben:Ausserdem verschiebt sich die Phasenübergangstemperatur von flüssig nach Gas-förmig des Teilchengemisches abhängig vom Druck.
Nicht aber der Dampfdruck. Der ist eine reine Funktion der Temperatur.
Wenn man will, kann man schon Ähnlichkeiten zwischen Verdunstung und Teilchenstrahlung sehen, klar. So ganz dasselbe ist es aber nicht. Das wäre für meinen Geschmack zu vereinfachend, die Unterschiede (die auch existieren) ignorierend. Bei der Verdunstung hast du z.B. keine wirkliche Stoffumwandlung und du musst auch nicht unbedingt die QM bemühen, um sie zu beschreiben.
gravi hat geschrieben:Die Gravitation ist viel zu stark und lässt sicherlich kein Teilchen von der Oberfläche entkommen. Lediglich durch die Emission von Strahlung wird er kühler..
Nicht ganz. Schau mal in das von mir verlinkte PDf hinein, wenn du magst (auf Seite 10: "4.1. Auskühlung").
Die Fluchtgeschwindigkeit liegt so bei 50% der Lichtgeschwindigkeit. Es können also nur schnelle Teilchen entkommen, die aber schon; Neutrinos auf jeden Fall, wenn sie erst einmal die Oberfläche durchstoßen haben.

Grüße
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Re: Neutronensterne

Beitrag von gravi » 22. Aug 2013, 19:43

Ja, Neutrinos lassen wir mal ausgeklammert. Die erste Kühlungsphase läuft natürlich über sie ab. Ich dachte aber bei der angesprochenen "Verdunstung" eher an Teilchen, die man auf der Oberfläche findet (nur von hier können ja Partikel entkommen), das wären dann z.B. Helium- oder Eisenkernen, und die wird die Gravitation sicherlich nicht in den Raum entkommen lassen. Wie sollten die auch auf 1/2 c kommen?

Das pdf ist übrigens super...!

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Re: Neutronensterne

Beitrag von Skeltek » 23. Aug 2013, 01:03

seeker hat geschrieben:
Skeltek hat geschrieben:Ausserdem verschiebt sich die Phasenübergangstemperatur von flüssig nach Gas-förmig des Teilchengemisches abhängig vom Druck.
Nicht aber der Dampfdruck. Der ist eine reine Funktion der Temperatur.
Wenn man will, kann man schon Ähnlichkeiten zwischen Verdunstung und Teilchenstrahlung sehen, klar. So ganz dasselbe ist es aber nicht. Das wäre für meinen Geschmack zu vereinfachend, die Unterschiede (die auch existieren) ignorierend. Bei der Verdunstung hast du z.B. keine wirkliche Stoffumwandlung und du musst auch nicht unbedingt die QM bemühen, um sie zu beschreiben.
Du sagst es ja selbst, wenn der Aussendruck höher als der Dampfdruck ist, hast du keinen Dampf. Der Aussendruck(hier Gravitation als Ersatz) muss kleiner sein als der Dampfdruck, damit die Flüssigkeit anfängt zu sieden. Ich fasse hier nur den "Dampfdruck" für Neutrinos und makroskopischere Teilchen unterschiedlich hoch auf, Neutrinos verdunsten, der Rest bleibt.
Die Stoffumwandlung hatte ich als irrelevant eingestuft, weil es für mich bei diesen Verhältnissen keine Rolle spielt ob es sich um eine chemische Volumenkontraktion oder atomare Bindung handelt - die atomaren Bindungen wurden lediglich unter viel höheren Drücken beim Urknall oder ähnlichem erzeugt um den Platz einzusparen.
Ausserdem... redest du gerade von einer homogenen Teilchenmasse(nur eine Teilchensorte) oder einem homogenen Stoffgemisch wie Wasserstoff/Sauerstoff?

Bei einem schlagartigen Druckabfall ist es auch relativ egal o es sich um den Entartungsdruck oder normalen Druck handelt, er wird schlagartig umgesetzt und das Bällchen dehnt sich schlagartig aus("explodiert" wenn man es unbedingt so nennen will).
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 23. Aug 2013, 07:50

Ja, ja, da ist schon was dran. Ich sag ja nur, dass man die Dinge auch komplizierter/genauer betrachten kann.
Man kann jedenfalls auch für solch hochkomprimierte Systeme ein Phasendiagramm erstellen, komplett mit Tripelpunkt, womöglich auch mit kritischem Punkt - und da hast du Recht, das ist interessant.

Guckst du hier, unter "Quarkstern/Phasen dichter Materie":
http://www.wissenschaft-online.de/astro ... t_q04.html

Grüße
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 2. Sep 2013, 13:10

Ich muss hier noch ein unglaubliches Faktum zu Magnetaren reinstellen.
Magnetare sind Neutronensterne mit sehr starkem Magnetfeld.
...
Dabei entsteht ein Magnetfeld, das mit 10[up]11[/up] T tausendmal so stark ist wie das eines gewöhnlichen Neutronensterns. Die Massendichte, die einem derartigen Magnetfeld über seine Energiedichte in Kombination mit der Äquivalenz von Masse und Energie gemäß E=mc[up]2[/up] zugeordnet werden kann, liegt im Bereich einiger Dutzend Kilogramm pro Kubikmillimeter (kg/mm[up]3[/up]). Ein solches Magnetfeld ist so stark, dass es die Struktur des Quantenvakuums verändert, so dass der materiefreie Raum doppelbrechend wird.
http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetar

Kilogramm/mm[up]3[/up]!!!
Das ist unvorstellbar! Diese Feldenergiedichte, die der "leere Raum" hier trägt, ist etwa 1 Million x größer als die Energiedichte normaler Materie (durch ihre Masse, nur einige Milligramm/mm[up]3[/up], Osmium, das Element mit der höchsten Dichte, hat gerade mal 22,6 mg/mm[up]3[/up])!

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Re: Neutronensterne

Beitrag von gravi » 2. Sep 2013, 19:04

Danke für diese Anmerkung! Irgendwie ist das nicht mehr vorstellbar, jedenfalls nicht mehr reell. Vieles in der Astrophysik kann man nur noch mit nackten Zahlen beschreiben, begreifen lassen sich solche Extrema nicht mehr.
Eine etwas abwegige Frage in diesem Zusammenhang: Sind Metalle oder Metalllegierungen denkbar, die, in ein solches Magnetfeld getaucht, zu extrem starken Permanentmagneten würden? Gibt es eigentlich für ein definiertes Metall eine maximal erreichbare Magnetisierung? Ich habe noch nicht allzu viel gegoogelt, weil mir die Frage gerade spontan einfiel. Fand aber diese Aussage:
Die Grösse der Magnetisierung, die maximal erreicht wird, ist proportional zur Stärke des äussern Magnetfeldes. Die maximale Signalstärke im MR (=Magnetresonanz) wächst mit der Magnetisierung.
Gruß
gravi
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Re: Neutronensterne

Beitrag von seeker » 3. Sep 2013, 00:04

gravi hat geschrieben:Irgendwie ist das nicht mehr vorstellbar, jedenfalls nicht mehr reell.
Ich versuche es anschaulich zu machen:

Bei einer Wasserstoffbombe werden ca. 0,8% per Masssendefekt in Energie umgewandelt.
Die größte Wasserstoffbombe die jemals gezündet wurde war die AN602, die Zar-Bombe der Russen.
Der Feuerball der Explosion berührte den Erdboden, der Atompilz erreichte kurzzeitig eine Höhe von ungefähr 64 km; die stabile Endhöhe dürfte zwischen 40 km und 50 km betragen haben. Die von der Bombe erzeugte Druckwelle war so stark, dass sie noch bei ihrer dritten Umrundung der Erde messbar war.

Die Sprengkraft der Bombe betrug – je nach Quelle – 50 bis 60 Megatonnen TNT-Äquivalent und war damit 4000-mal stärker als die der Hiroshima-Bombe Little Boy, deren Sprengkraft auf etwa 13 Kilotonnen TNT-Äquivalent geschätzt wird. Sie war auch etwa drei- bis viermal so stark wie Castle Bravo, der stärkste Kernwaffentest der USA.

Die von einem Team um den späteren Dissidenten Andrej Sacharow konstruierte Bombe wog 27 Tonnen, war acht Meter lang und maß zwei Meter im Durchmesser.
...
Die Menge des chemischen Sprengstoffs TNT, die eine Energie vergleichbar der Zar-Bombe freisetzen würde, hätte als Kugel einen Durchmesser von 400 Metern.
http://de.wikipedia.org/wiki/AN602

Nehmen wir 60 Megatonnen als Sprengkraft an.
Eine Megatonne TNT-Äquivalent entspricht 4,184 x 10[up]15[/up] Joule.
Das sind dann 251 x 10[up]15[/up] J

Das entspricht nach E = mc[up]2[/up] einem Massendefekt von ca. 2,8 kg.

So! Würde man 10 solcher Bomben zünden, so würde in etwa dieselbe Energie frei, wie im Magnetfeld eines Magnetars in einem mm[up]3[/up] enthalten ist.

Oder anders:
In einem mm[up]3[/up] Magnetarmagnetfeld ist in etwa dieselbe Energie enthalten, die bei der Explosion einer Materie-Antimateriebombe einer Masse von ca. 30 kg freiwerden würde (bei 100%-Umwandlung Materie->Energie).

Nee, OK. Ich seh's ein: So recht anschaulich wird das einfach nicht... Es ist einfach unglaublich.

Irgendwie kommt mir die normale Materie dabei sehr dünn und filigran vor, wie Seifenblasen. Dass wir all das als fest und hart und massig wahrnehmen liegt einfach nur daran, dass wir selbst auch aus 'Seifenblasen' gemacht sind. Meine Damen und Herren, wir leben im Niedrigenergiebereich und nahe am absoluten Nullpunkt. Wir sind nur ein dünner Hauch, kurz vor dem Nichts, noch ein wenig dünner und wir würden verschwinden.

Mal noch ne Frage dazu:
Bei derartigen Energiedichten wie bei einem Pulsar müsste es doch zu spontaner Paarbildung von Teilchen (aus dem Vakuum) kommen - oder?
gravi hat geschrieben:Sind Metalle oder Metalllegierungen denkbar, die, in ein solches Magnetfeld getaucht, zu extrem starken Permanentmagneten würden?
Die Grösse der Magnetisierung, die maximal erreicht wird, ist proportional zur Stärke des äussern Magnetfeldes. Die maximale Signalstärke im MR (=Magnetresonanz) wächst mit der Magnetisierung.
Das möchte ich bezweifeln. Das wird nur in engen Grenzen gelten.
Die stärksten mir bekannten Dauermagnete sind die Neodym-Eisen-Bor-Magnete, ein Sintermaterial. Die erreichbaren magnetischen Flussdichten betragen bei diesem Material etwa 1,5 Tesla. Das Problem beim Magnetisieren: Wie viel bleibt danach dauerhaft erhalten? Das nennet man Remanenz und die ist materialabhängig und recht begrenzt, egal wie stark dein magnetisierendes Feld vorher war.

Grüße
seeker
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