مادة متحللة: الفرق بين النسختين

[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
JarBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V3.3
JarBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:تدقيق إملائي V1
سطر 39:
في غاز الفرميون العادي الذي تسود فيه التأثيرات الحرارية تكون معظم مستويات طاقة الإلكترون المتاحة غير مملوءة والإلكترونات حرة للانتقال بين هذه الحالات. تملأ الإلكترونات تدريجياً مستويات الطاقة المنخفضة مع زيادة كثافة الجسيمات وتُجبر إلكترونات إضافية على إشغال حالات الطاقة الأعلى حتى في درجات الحرارة المنخفضة. تقاوم الغازات المنحلة بشدة الضغط الزائد لأن الإلكترونات لا يمكنها التحرك لملء مستويات طاقة أقل بالفعل بسبب مبدأ استبعاد باولي. ونظرًا لعدم قدرة الإلكترونات على التخلي عن الطاقة عن طريق الانتقال إلى حالات الطاقة المنخفضة لا يمكن استخراج أي طاقة حرارية. تولد طاقة الدفع من الفرميون الضغط وتسمى (ضغط الانحلال).
 
تصبح المادة في الكثافات العالية غازًا منحلًا ويتم نزع جميع الإلكترونات من ذراتها الأم. وبمجرد توقف تفاعلات حرق الهيدروجين في تفاعلات الاندماج النووي في قلب النجوم تصبح مجموعة من الأيونات موجبة الشحنة (النسبة الاكبرالأكبر هي هيليوم وأنوية الكربون) تطفو في بحر من الإلكترونات المنزوعة من الأنوية. يعتبر الغاز المنحل موصل حراري مثالي تقريبًا ولا يتبع قوانين الغاز العادية. تكون الأقزام البيضاء مضيئة ليس لأنها تولد أي طاقة بل لأنها تحبس كمية كبيرة من الحرارة التي تشع تدريجياً. يسبّب الغاز الطبيعي ضغطًا أعلى عند تسخينه وتمدده لكن الضغط في الغاز المنحل لا يعتمد على درجة الحرارة. عندما يصبح الغاز مضغوطًا بشكل كبير تتوضع الجزيئات مقابل بعضها البعض لإنتاج غاز متحلل يتصرف بشكل أكثر صلابة. تكون الطاقات الحركية للإلكترونات في الغازات المنحلة عالية جدًا ومعدل الاصطدام بين الإلكترونات والجزيئات الأخرى منخفض جدًا، وبالتالي يمكن للإلكترونات المنحلة أن تسافر مسافات كبيرة بسرعات تقترب من سرعة الضوء. يعتمد الضغط في الغاز المنحل فقط على سرعة الجزيئات المنحلة وليس على درجة الحرارة. ومع ذلك فإن إضافة الحرارة لا تزيد من سرعة معظم الإلكترونات لأنها عالقة في حالات كمومية مليئة بالكامل. يزداد الضغط فقط من خلال كتلة الجزيئات والتي تزيد من قوة الجاذبية التي تقرب الجزيئات من بعضها البعض. لذلك فإن هذه الظاهرة هي عكس الحالة الموجودة عادة في المادة وهي إذا زاد حجم المادة يصبح الجسم أكبر. عندما تزداد الكتلة في الغاز المنحل يزداد الضغط وتصبح الجزيئات متقاربة أكثر بحيث يصبح الجسم أصغر. يمكن ضغط الغاز المنحل بكثافة عالية للغاية حيث تبلغ القيم النموذجية نحو 10000 كيلوغرام لكل سنتيمتر مكعب.
 
يوجد حد أعلى لكتلة المواد منحلة الإلكترونات وهو حد شاندراسيخار، حيث لا يمكن لضغط الانحلال بعد هذا الحد إبقاء المادة متماسكة ضد الانهيار. ‏الحد الأقصى يبلغ نحو 1.44<ref>[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/105468/Chandrasekhar-limit ENCYCLOPAEDIA BRITANNICA] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150428093703/http://www.britannica.com/EBchecked/topic/105468/Chandrasekhar-limit |date=28 أبريل 2015}}</ref> كتلة شمسية للأجسام التي تملك تركيب نموذجي للنجوم الأقزام البيضاء (الكربون والأكسجين مع 2 باريون لكل إلكترون). ‏هذا الحد مناسب فقط لنجم يعتمد على ضغط انحلال الإلكترون المثالي تحت جاذبية نيوتونية، يبلغ حد الكتلة في النسبية العامة وبعد تصحيحات كولومب نحو 1.38 كتلة شمسية.<ref>Rotondo, M. et al. 2010, Phys. Rev. D, 84, 084007, https://arxiv.org/abs/1012.0154</ref> ‏قد يتغير الحد أيضًا تبعًا للتركيب الكيميائي للجسم، لأنه يؤثر على نسبة الكتلة إلى عدد الإلكترونات الموجودة. يغير دوران الجسم الذي يتعارض مع قوة الجاذبية أيضًا الحد لأي جسم. الأجسام الفضائية التي تقل عن هذا الحد هي نجوم أقزام بيضاء تتشكل من التقلص التدريجي لقلب النجوم التي تنفذ من الوقود. يتشكل خلال هذا الانكماش الغاز المنحل الإلكتروني في قلب النجم مما يوفر ضغط انحلال كافٍ حيث يتم ضغطه لمقاومة المزيد من الانهيار. يمكن في حالة كتلة فوق هذا الحد تشكيل نجم نيوتروني (مدعوم جزئيًا بضغط انحلال النيوترونات) أو ثقب أسود بدلاً من ذلك.