中子星的核心密度：中子星密度高达每立方厘米1亿吨

中子星的核心密度：中子星密度高达每立方厘米1亿吨下图为中子星的推测结构中子星是已知的密度仅次于黑洞的天体，半径通常在10~30公里左右。理论上还存在一种密度介于它们之间的夸克星。对于中子星，通常质量越大、引力越强，中子与中子间就结合的更紧密，半径也就越小。不过，中子星的质量存在上限和下限。当老年恒星的质量介于8～25倍太阳质量之间，该恒星在生命历程的最后阶段会以“超新星爆发”这种猛烈爆炸的形式结束一生，爆炸后余下的核心便是中子星。只有在这种极端条件下，才会形成中子星。在强大的压力下，原子核紧紧地挨在一起，中子星上的物质已经不能保持原子结构，这种状态下的物质被称作中子态。1869年，门捷列夫等科学家发现了元素周期律，并据此发明了元素周期表。整个元素周期表上共计118种元素，自然界中天然稳定存在的元素有90来种。其余的20多种元素由于具有放射性，在自然界中的丰度较低，都是通过核反应人工合成的。原子序数在82（铅）之后的元素大多具有放射性，而

中子星是超大质量恒星在演化末期形成的一种高密度星体，密度在每立方厘米8000吨至20亿吨之间。这意味着，如果你能从中子星上取一汤匙物质，它的质量比地球上一座山峰的质量还高。

中子星上的物质只是密度极大，而这种高密度物质是在超强的引力作用下形成的，在普通环境下很难创造这种物质。中子星上这种高密度物质不是由未知元素构成的，是由中子构成的。

什么是元素？

地球上的物质都是由原子构成的，原子由质子、中子和核外电子构成，其中质子和中子会结合成原子核。而我们就是以原子核中质子的数量来判定原子的种类的，不同的质子数对应着不同的元素类型。比如氢元素，它的原子核中就只含有一个质子。原子核中的中子数虽然不固定，但是也有规律可循。

具有相同核内质子数或者核电荷数的一类原子被称作元素。由于核内中子数不同，同一类元素往往拥有好几种核素，比如氢元素就拥有氕氘氚三种核素，通常所说的氢就是指氕。同一元素下不同种类的核素互为同位素，氘和氚就是氢的同位素。

1869年，门捷列夫等科学家发现了元素周期律，并据此发明了元素周期表。整个元素周期表上共计118种元素，自然界中天然稳定存在的元素有90来种。其余的20多种元素由于具有放射性，在自然界中的丰度较低，都是通过核反应人工合成的。原子序数在82（铅）之后的元素大多具有放射性，而原子序数在92（铀）之后的元素都是人工合成的，这些元素由于半衰期较短，只能存在很短的时间，然后就会衰变（衰变是指放射性元素放射出粒子，转变成另一种元素的过程）成其它元素。其实很多稳定的元素也拥有放射性同位素。

根据科学观测，宇宙中丰度最高的元素是氢和氦，它们占据宇宙中元素总量的90%以上。早期宇宙中基本上只有氢元素，元素周期表中的铁及之前的20多种元素基本上都是在恒星内部用核聚变的方式创造的，其余比铁重的元素基本上只能在恒星死亡的爆炸过程中形成。

中子星上的物质处于中子态，并不是未知元素

世界上并非所有物质都是由原子构成的。中子星是宇宙中一类致密的天体，它不是由原子构成的，而是由中子直接构成的。既然不存在原子结构，也就没有元素概念了。

中子星是已知的密度仅次于黑洞的天体，半径通常在10~30公里左右。理论上还存在一种密度介于它们之间的夸克星。对于中子星，通常质量越大、引力越强，中子与中子间就结合的更紧密，半径也就越小。不过，中子星的质量存在上限和下限。当老年恒星的质量介于8～25倍太阳质量之间，该恒星在生命历程的最后阶段会以“超新星爆发”这种猛烈爆炸的形式结束一生，爆炸后余下的核心便是中子星。只有在这种极端条件下，才会形成中子星。在强大的压力下，原子核紧紧地挨在一起，中子星上的物质已经不能保持原子结构，这种状态下的物质被称作中子态。

下图为中子星的推测结构

说到中子星，就不得不说它的超高密度，中子星上一块方块糖大小的物质就能轻松压死你。地球的半径为6371千米，如果地球的密度变得和中子星一样，它的半径将变为22米，半径足足缩小了几十万倍。如此看来，中子星的密度和原子核的密度相当。

物质为何能具有如此高的密度？

在由这100多种元素组成的物质中，密度最高的物质是金属锇，密度为22.6克每立方厘米。金属锇是一种稳定的物质，元素周期表末尾的一些放射性元素构成的单质在理论上的密度比它更高，耐何存在时间极短，有的不到1秒就衰变了。

其实，不管是什么物质，只要不断施压，密度都将变高。普通的物质只有在极强的压力作用下，才会变成中子态物质。此时已经不存在元素这个概念了。物质的密度之所以会变得如此之高，是因为原子具有可压缩性。原子内部拥有极其广阔的空间，原子的半径大约是原子核的半径的10万~100万倍，电子本身也非常小，而且原子核的质量占原子总质量的99%。

下图为原子世界的尺度

物质很难被压缩，是因为存在反抗压缩的这种力。物质通常是由原子构成的，构成原子的这些粒子都具有半奇数（如：1/2）自旋，被统称为费米子。原子核带正电，核外电子带负电，正好异性相吸。电子之所以没有掉进原子核，与量子力学中的泡利不相容原理有关，即在同一个量子态上不能有两个及以上的费米子。当电子受到压迫互相靠近时，除了库仑斥力，还有因泡利原理产生的抵抗力，这种抵抗压缩的力被称作电子简并压力。这种简并压力你可以理解为由电子的热运动而产生的电子气压。

普通物质要想变成中子态，就需要克服这种简并压力。如此强的压力通常只存在于极端环境下。在原子结构没有破碎之前，施加极高的压力能够形成超固态物质，白矮星上的物质就处于超固态；继续施加压力，原子外的电子被压进原子核，然后与核内质子结合形成中子，中子态物质就这样诞生了。而要形成黑洞，就要克服中子简并压力。在这种情况下，那还有什么元素之分。

宇宙中还存在未知元素吗？

自从元素周期表诞生，就加快了人类寻找和创造新元素的步伐。算上自然存在的和人工制造的，目前已经发现了118种元素。宇宙中还存在未知的元素吗？元素周期表的尽头在哪里？这些问题，目前科学家们也没有明确的答案。

元素的种类肯定是有限的，因为原子序数越往上，元素就变得越来越不稳定了。如果还存在第119号元素，那么它必然是放射性元素，而且半衰期极短，很不稳定。比如第118号元素，它的存在时间就不到1毫秒。

下图为铀238的衰变过程

自然界中有4种基本力（见下图），原子中的电子和原子核依靠电磁力进行粘合，而原子核中的质子和中子则依靠强力进行粘合。电磁力属于长程力，力的作用效果可以叠加，力的强度只会随着距离的增长而变弱。强力则不同，只能作用于10^-15米这个数量级的距离范围之内，靠得太近或者太远，力的作用效果几乎消失。因此，强核力只能束缚有限个质子。原子核中的质子都带正电，同性相斥。当质子数量过多，库伦斥力太强会造成原子核不稳定，从而产生阿尔法衰变。而中子不带电，就起到了一个增强强核力、稳定原子核的作用。但是当中子过多，也会存在贝塔衰变。正是这些条件，限制了元素的数量。

根据核子物理的一个推测——稳定岛理论，当原子核中的质子或中子为某个特定数值时，原子核就特别稳定，这一数值被称之为幻数。幻数是原子核壳成结构的反映。如果这个推测正确，那么某些超铀元素的同位素将比其它同位素更稳定。根据这一理论，科学家们预测元素周期表总共有126种元素。

后来，科学家结合了量子力学和狭义相对论，推出元素周期表总共有172种元素。但究竟有多少种，只能等实验验证了。