Degenerierte Sache ist Sache, die solche außerordentlich hohe Speicherdichte hat, dass der dominierende Beitrag zu seinem Druck dem Ausschluss-Grundsatz von Pauli zuzuschreibend ist. Der durch einen Körper der degenerierten Sache aufrechterhaltene Druck wird den Entartungsdruck genannt und entsteht, weil der Grundsatz von Pauli die konstituierenden Partikeln davon abhält, identische Quant-Staaten zu besetzen. Jeder Versuch, sie nahe genug zusammen zu zwingen, dass sie durch die Position nicht klar getrennt werden, muss sie in verschiedene Energieniveaus legen. Deshalb verlangt das Reduzieren des Volumens das Zwingen von vielen der Partikeln in Quant-Staaten der höheren Energie. Das verlangt zusätzliche Kompressionskraft, und wird Manifest als ein sich widersetzender Druck gemacht.

Konzept

Stellen Sie sich vor, dass ein Plasma abgekühlt und wiederholt zusammengepresst wird. Schließlich wird es nicht möglich sein, das Plasma noch weiter zusammenzupressen, weil der Ausschluss-Grundsatz feststellt, dass zwei fermions denselben Quant-Staat nicht teilen können. Wenn in diesem Staat, da es keinen Extraraum für irgendwelche Partikeln gibt, wir auch sagen können, dass eine Position einer Partikel äußerst definiert wird. Deshalb seitdem (gemäß dem Unklarheitsgrundsatz von Heisenberg), wo Δp die Unklarheit im Schwung und Δx der Partikel ist, ist die Unklarheit in der Position, dann müssen wir sagen, dass ihr Schwung äußerst unsicher ist, da die Partikeln in einem sehr beschränkten Raum gelegen werden. Deshalb, wenn auch das Plasma kalt ist, müssen sich die Partikeln sehr schnell durchschnittlich bewegen. Das führt zum Beschluss, dass, wenn Sie einen Gegenstand in einen sehr kleinen Raum zusammenpressen wollen, Sie enorme Gewalt anwenden müssen, um den Schwung seiner Partikeln zu kontrollieren.

Verschieden von einem klassischen idealen Benzin, dessen Druck zu seiner Temperatur proportional ist (ist P=nkT/V, wo P Druck, V ist, das Volumen, ist n die Zahl von Partikeln — normalerweise Atome oder Moleküle — k sind die Konstante von Boltzmann, und T ist Temperatur), der durch die degenerierte Sache ausgeübte Druck hängt nur schwach von seiner Temperatur ab. Insbesondere der Druck bleibt Nichtnull sogar bei der absoluten Nulltemperatur. An relativ niedrigen Dichten wird der Druck eines völlig degenerierten Benzins dadurch gegeben, wo K von den Eigenschaften der Partikeln abhängt, die das Benzin zusammensetzen. An sehr hohen Speicherdichten, wo die meisten Partikeln in Quant-Staaten mit relativistischen Energien gezwungen werden, wird der Druck dadurch gegeben, wo K' wieder von den Eigenschaften der Partikeln abhängt, die das Benzin zusammensetzen.

Die ganze Sache erfährt sowohl normalen Thermaldruck als auch Entartungsdruck, aber in allgemein gestoßenem Benzin beherrscht Thermaldruck so viel, dass Entartungsdruck ignoriert werden kann. Ebenfalls hat degenerierte Sache noch normalen Thermaldruck, aber an äußerst hohen Speicherdichten herrscht der Entartungsdruck gewöhnlich vor.

Exotische Beispiele der degenerierten Sache schließen neutronium, fremde Sache, metallische weiße und Wasserstoffzwergsache ein. Entartungsdruck trägt zum Druck von herkömmlichen Festkörpern bei, aber, wie man gewöhnlich betrachtet, ist das nicht degenerierte Sache, weil ein bedeutender Beitrag zu ihrem Druck durch die elektrische Repulsion von Atomkernen und die Abschirmung von Kernen von einander durch Elektronen zur Verfügung gestellt wird. In Metallen ist es nützlich, die als ein degeneriertes, freies Elektronbenzin allein Leitungselektronen zu behandeln, während die Mehrheit der Elektronen als das Besetzen bestimmter Quant-Staaten betrachtet wird. Das hebt sich von der degenerierten Sache ab, die den Körper eines weißen Zwergs bildet, wo alle Elektronen als das Besetzen freier Partikel-Schwung-Staaten behandelt würden.

Degeneriertes Benzin

Degeneriertes Benzin ist Benzin, das aus fermions zusammengesetzt ist, die eine besondere Konfiguration haben, die sich gewöhnlich an hohen Speicherdichten formt. Fermions sind Partikeln mit der Drehung der halbganzen Zahl. Ihr Verhalten wird durch eine Reihe des Quants geregelt, das mechanische Regeln die Fermi-Dirac Statistik genannt haben. Eine besondere Regel ist der Ausschluss-Grundsatz von Pauli, der feststellt, dass es nur einen fermion geben kann, der jeden Quant-Staat besetzt, der auch für Elektronen gilt, die zu einem Kern nicht gebunden, aber bloß auf ein festes Volumen, solcher als im tiefen Interieur eines Sterns beschränkt werden. Solche Partikeln wie Elektronen, Protone, Neutronen und neutrinos sind der ganze fermions und folgen Fermi-Dirac Statistik.

Ein fermion Benzin, in dem die ganze Energie unter einem kritischen Wert festsetzt, wird gefüllt wird ein völlig degeneriertes fermion Benzin genannt. Der kritische Wert ist als die Energie von Fermi bekannt. Das Elektronbenzin in gewöhnlichen Metallen und im Interieur von weißen Zwergsternen setzt zwei Beispiele eines degenerierten Elektronbenzins ein. Die meisten Sterne werden gegen ihre eigene Schwerkraft durch den normalen Gasdruck unterstützt. Weiße Zwergsterne werden durch den Entartungsdruck von Elektronbenzin in ihrem Interieur unterstützt. Weil Weiß die degenerierten Partikeln überragt, sind die Elektronen, während für Neutronensterne die degenerierten Partikeln Neutronen sind.

In gewöhnlichem Benzin sind die meisten Elektronenergieniveaus (N-Bereiche) ungefüllt, und die Elektronen sind darüber bewegungsfrei. Da Partikel-Dichte vergrößerte Elektronen ist, progressiv füllen die niedrigeren Energiestaaten, und zusätzliche Elektronen werden gezwungen, Staaten der höheren Energie zu besetzen. Degeneriertes Benzin widersteht stark weiterer Kompression, weil sich die Elektronen nicht bewegen können, um Energieniveaus zu senken, die bereits gefüllt werden. Der Pauli Ausschluss-Grundsatz verursacht das. Wenn auch Thermalenergie aus dem Benzin herausgezogen werden kann, kann sie sich nicht noch beruhigen, da Elektronen Energie durch das Bewegen zu einem niedrigeren Energiestaat nicht aufgeben können. Das nimmt zu der Druck von fermion Benzin hat Entartungsdruck genannt. In einem degenerierten Benzin setzt der durchschnittliche Druck der Kraft des Ernstes entgegen und beschränkt seine Kompression.

Unter hohen Speicherdichten wird die Sache ein degeneriertes Benzin, wenn die Elektronen alle von ihren Elternteilatomen abgezogen werden. Im Kern eines Sterns, einmal Wasserstoff, der im Kernfusionsreaktionshalt brennt, wird es eine Sammlung positiv beladener Ionen, größtenteils Helium und Kohlenstoff-Kerne, in einem Meer von Elektronen schwimmend, die von den Kernen abgezogen worden sind. Degeneriertes Benzin ist ein fast vollkommener Leiter der Hitze und folgt den gewöhnlichen Gasgesetzen nicht. Weiß ragt über sind leuchtend, nicht weil sie jede Energie erzeugen, aber eher weil sie einen großen Betrag der Hitze gefangen haben. Normales Benzin übt höheren Druck aus, wenn es geheizt wird und sich ausbreitet, aber der Druck in einem degenerierten Benzin hängt von der Temperatur nicht ab. Wenn Benzin superkomprimiert, Partikel-Positionsrecht gegen einander wird, um degeneriertes Benzin zu erzeugen, das sich mehr wie ein Festkörper benimmt. In degeneriertem Benzin sind die kinetischen Energien von Elektronen ziemlich hoch, und die Rate der Kollision zwischen Elektronen und anderen Partikeln ist deshalb ziemlich niedrig degenerierte Elektronen können große Entfernungen an Geschwindigkeiten reisen, die sich der Geschwindigkeit des Lichtes nähern. Statt der Temperatur hängt der Druck in einem degenerierten Benzin nur von der Geschwindigkeit der degenerierten Partikeln ab; jedoch vergrößert das Hinzufügen der Hitze die Geschwindigkeit nicht. Druck wird nur durch die Masse der Partikeln vergrößert, die die Gravitationskraft vergrößert, die die Partikeln näher zusammen zieht. Deshalb ist das Phänomen das Gegenteil dieser normalerweise gefunden in der Sache, wo, wenn die Masse der Sache vergrößert wird, der Gegenstand größer wird. In degeneriertem Benzin, wenn die Masse vergrößert wird, wird der Druck vergrößert, und die Partikeln werden unter Drogeneinfluss näher zusammen, so wird der Gegenstand kleiner. Degeneriertes Benzin kann zu sehr hohen Speicherdichten, typische Werte zusammengepresst werden, die im Rahmen 10,000 Kilogramme pro Kubikzentimeter sind.

Es gibt eine obere Grenze zur Masse eines elektrondegenerierten Gegenstands, die Grenze von Chandrasekhar, außer der Elektronentartungsdruck den Gegenstand gegen den Zusammenbruch nicht unterstützen kann. Die Grenze ist etwa 1.44 Sonnenmassen für Gegenstände mit der Sonne ähnlichen Zusammensetzungen. Die Massenabkürzungsänderungen mit der chemischen Zusammensetzung des Gegenstands, weil das das Verhältnis der Masse zur Zahl der Elektrongegenwart betrifft. Himmlische Gegenstände unter dieser Grenze sind weiße Zwergsterne, die durch den Zusammenbruch der Kerne von Sternen gebildet sind, die an Brennstoff knapp werden. Während des Zusammenbruchs formt sich ein elektrondegeneriertes Benzin im Kern, genügend Entartungsdruck zur Verfügung stellend, weil es zusammengepresst wird, um weiterem Zusammenbruch zu widerstehen. Über dieser Massengrenze kann ein Neutronenstern (unterstützt durch den Neutronentartungsdruck) oder ein schwarzes Loch stattdessen gebildet werden.

Protonenentartung

Genug dichte Sache, die Protone enthält, erfährt Protonenentartungsdruck, der gewissermaßen dem Elektronentartungsdruck in der elektrondegenerierten Sache ähnlich ist: Auf ein genug kleines Volumen beschränkte Protone haben eine große Unklarheit in ihrem Schwung wegen des Unklarheitsgrundsatzes von Heisenberg. Weil Protone viel massiver sind als Elektronen, vertritt derselbe Schwung eine viel kleinere Geschwindigkeit für Protone als für Elektronen. Infolgedessen, in der Sache mit ungefähr gleichen Anzahlen von Protonen und Elektronen, ist Protonenentartungsdruck viel kleiner als Elektronentartungsdruck, und Protonenentartung wird gewöhnlich als eine Korrektur zu den Gleichungen des Staates der elektrondegenerierten Sache modelliert.

Neutronentartung

Neutronentartung ist der Elektronentartung analog und wird in Neutronensternen demonstriert, die in erster Linie durch den Druck von einem degenerierten Neutronbenzin unterstützt werden. Das geschieht, wenn ein Sternkern über 1.44 Sonnenmassen, der Grenze von Chandrasekhar, den Zusammenbrüchen und durch die degenerierten Elektronen nicht gehalten wird. Da der Stern zusammenbricht, nimmt die Energie von Fermi der Elektronen zum Punkt zu, wo es für sie energisch günstig ist, um sich mit Protonen zu verbinden, um Neutronen (über den umgekehrten Beta-Zerfall, auch genannte "Neutralisierung" und Elektronfestnahme) zu erzeugen. Das Ergebnis dieses Zusammenbruchs ist ein äußerst kompakter Stern, der aus der Kernsache zusammengesetzt ist, die vorherrschend ein degeneriertes Neutronbenzin, manchmal genannt neutronium, mit einer kleinen Mischung des degenerierten Protons und Elektronbenzins ist.

Neutronen in einem degenerierten Neutronbenzin sind viel näher unter Drogeneinfluss als Elektronen in einem elektrondegenerierten Benzin, weil das massivere Neutron eine viel kürzere Wellenlänge an einer gegebenen Energie hat. Im Fall von Neutronensternen und weißen Zwergsternen wird das durch die Tatsache zusammengesetzt, dass der Druck innerhalb von Neutronensternen viel höher ist, als diejenigen im Weiß überragen. Die Druck-Zunahme wird durch die Tatsache verursacht, dass die Kompaktheit eines Neutronensterns Gravitationskräfte veranlasst, viel höher zu sein, als in einem weniger Kompaktkörper mit der ähnlichen Masse. Das läuft auf einen Stern mit einem Diameter auf der Ordnung eines Tausendstels dieser eines weißen Zwergs hinaus.

Es gibt eine obere Grenze zur Masse eines neutrondegenerierten Gegenstands, die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze, die der Grenze von Chandrasekhar für elektrondegenerierte Gegenstände analog ist. Die genaue Grenze ist unbekannt, weil sie von den Gleichungen des Staates der Kernsache abhängt, für die ein hoch genaues Modell noch nicht verfügbar ist. Über dieser Grenze kann ein Neutronenstern in ein schwarzes Loch, oder in anderen, dichtere Formen der degenerierten Sache zusammenbrechen (wie Quark-Sache), wenn diese Formen bestehen und passende Eigenschaften (hauptsächlich verbunden mit dem Grad der Verdichtbarkeit oder "Steifkeit" haben, die durch die Gleichungen des Staates beschrieben ist).

Quark-Entartung

An Dichten, die größer sind als diejenigen, die durch die Neutronentartung unterstützt sind, wie man erwartet, kommt Quark-Sache vor. Mehrere Schwankungen davon sind vorgeschlagen worden, die mit dem Quark degenerierte Staaten vertreten. Fremde Sache ist ein degeneriertes Benzin von Quarken, das, wie man häufig annimmt, fremde Quarke zusätzlich zum üblichen auf und ab in Quarken enthält. Farbensupraleiter-Materialien sind degeneriertes Benzin von Quarken in der Quark-Paar, das gewissermaßen Cooper ähnlich ist, der sich in elektrischen Supraleitern paart. Die Gleichungen des Staates für die verschiedenen vorgeschlagenen Formen der mit dem Quark degenerierten Sache ändern sich weit, und werden gewöhnlich auch wegen der Schwierigkeit schlecht definiert, starke Kraft-Wechselwirkungen modellierend.

Mit dem Quark degenerierte Sache kann in den Kernen von Neutronensternen abhängig von den Gleichungen des Staates der neutrondegenerierten Sache vorkommen. Es kann auch in hypothetischen Quark-Sternen vorkommen, die durch den Zusammenbruch von Gegenständen über der Tolman-Oppenheimer-Volkoff Massengrenze für neutrondegenerierte Gegenstände gebildet sind. Ob mit dem Quark degenerierte Sache-Formen überhaupt in diesen Situationen von den Gleichungen des Staates sowohl der neutrondegenerierten Sache als auch mit dem Quark degenerierten Sache abhängen, von denen beide schlecht bekannt sind.

Entartungshypothese von Preon

Preons sind subatomare Partikeln hat vorgehabt, die Bestandteile von Quarken zu sein, die zerlegbare Partikeln in mit Sitz in preon Modellen werden. Wenn preons bestehen, könnte preon-degenerierte Sache an Dichten vorkommen, die größer sind als das, das durch die mit dem Quark degenerierte Sache unterstützt werden kann. Die Eigenschaften der preon-degenerierten Sache hängen sehr stark vom Modell ab, das gewählt ist, um preons zu beschreiben, und die Existenz von preons wird von der Mehrheit der wissenschaftlichen Gemeinschaft, wegen Konflikte zwischen den preon Modellen ursprünglich vorgeschlagene und experimentelle Angaben von Partikel-Gaspedalen nicht angenommen.

Eigenartigkeit

An Dichten, die größer sind als diejenigen, die durch jede Entartung unterstützt sind, überwältigt Ernst alle anderen Kräfte. Zum besten von unserem aktuellen Verstehen bricht der Körper zusammen, um ein schwarzes Loch zu bilden. Im Bezugssystem, das Co-Bewegen mit der zusammenbrechenden Sache ist, endet die ganze Sache in einer ungeheuer dichten Eigenartigkeit am Zentrum des Ereignis-Horizonts. Im Bezugssystem eines Beobachters an der Unendlichkeit nähert sich der Zusammenbruch asymptotisch dem Ereignis-Horizont.

Demzufolge der Relativität würden das äußerste Schwerefeld und die Augenhöhlengeschwindigkeit, die durch die infalling Sache um ein schwarzes Loch erfahren ist, Zeit, was das betrifft, hinsichtlich eines entfernten Beobachters "verlangsamen".

Siehe auch

• Kompaktstern
• Weißer Zwerg-
• Neutronenstern
• Quark-Stern — QCD Sache
• Stern von Preon — preon
• Ausschluss-Grundsatz von Pauli
• Unklarheitsgrundsatz
• Neutronium
• Elektronentartungsdruck
• Kernsache
• Liste von Plasma (Physik) Artikel

Referenzen

Links

• Ausführliche mathematische Erklärung von degeneriertem Benzin
• Massenradius-Diagramm von degenerierten Sterntypen