De que átomo é feita uma estrela de nêutrons?

Eu entendi que tudo era feito de átomos .

Um átomo é a menor unidade constituinte da matéria comum que possui as propriedades de um elemento químico. Todo sólido, líquido, gás e plasma é composto de átomos neutros ou ionizados

No entanto, com estrelas de nêutrons ;

os modelos básicos para esses objetos implicam que as estrelas de nêutrons são compostas quase inteiramente de nêutrons, que são partículas subatômicas

Isso significa que os nêutrons podem existir fora de um átomo e que uma estrela de nêutrons não é composta por um elemento reconhecível na tabela periódica?

Sim, os nêutrons podem existir fora do átomo (ou núcleo). No espaço livre, um nêutron decairá em um próton, e um elétron e um antineutrino em uma escala de tempo de 10 minutos. No entanto, nos densos interiores de uma estrela de nêutrons, os elétrons formam um gás degenerado, com todos os níveis de energia possíveis preenchidos por algo chamado energia Fermi .

Uma vez que a energia Fermi dos elétrons excede a energia máxima de qualquer elétron de decaimento beta possível, o decaimento beta é bloqueado e os nêutrons livres se tornam estáveis. É o que acontece dentro de uma estrela de nêutrons e você acaba na maioria dos nêutrons com uma pequena fração, talvez alguns por cento de elétrons e prótons.

Nas partes externas da estrela de nêutrons, os prótons e nêutrons ainda podem se organizar em núcleos (mas não átomos), mas esses núcleos são extremamente ricos em nêutrons (normalmente não existiriam na natureza) e só são estabilizados contra a deterioração beta por o processo que descrevi acima. O envelope muito externo pode consistir em núcleos de elementos de pico de ferro completamente ionizados e pode haver uma camada ultrafina (poucos cm) de hidrogênio, hélio e carbono ionizados reconhecíveis (por exemplo, Wynn & Heinke 2009 ).

$3 \times 10^{16}$$^3$

Ainda em densidades mais altas, a massa se dissolve em uma sopa composta principalmente de nêutrons com cerca de 1% de prótons e elétrons.

O diagrama abaixo (de Watanabe et al. 2012 ) mostra aproximadamente como essas camadas são organizadas. Deve-se enfatizar que isso se baseia em modelagem teórica, com a teoria se tornando menos certa à medida que você avança na estrela de nêutrons. O teste dessas idéias envolve experimentos nucleares e de partículas, observações de pulsares, resfriamento de estrelas de nêutrons, rajadas de raios X, estimativas de massa e raio em sistemas binários, falhas de pulsar etc. etc. Nenhum dos detalhes$2M_{\odot}$

Uma resposta mais histórica / linguística do que física:

Demócrito propôs que a matéria não pudesse ser dividida infinitamente, mas que em algum momento chegaria a uma peça menor possível, que ele chamou de atomos , por "sem cortes". Ele estava inteiramente correto, tanto quanto sabemos.

Antes de 1930, mais ou menos, nós, humanos modernos, aplicamos erroneamente sua palavra "átomo" ao que vimos como o menor pedaço de um elemento químico que mantinha suas propriedades, porque ninguém jamais havia subdividido um, e os processos químicos se comportaram como se fossem pequenos. partículas indivisíveis.

Depois que esse tipo de "átomo" foi dividido, ficamos presos à palavra. O que Demócrito chamou de "átomo" hoje, chamaríamos de "quark ou lepton", coisas que pensamos serem fundamentais e não divisíveis. Mas também podemos estar errados se os futuros físicos dividirem essas coisas.

Todas as coisas comuns em nossas vidas - você, eu, a Terra, sua casa, sua comida etc. - são feitas de "átomos" no sentido de 1920, interagindo quimicamente, eletricamente e gravitacionalmente. Até o Sol é feito de átomos, embora, nesse caso, eles não sejam completamente irrefletíveis porque se fundem e se transformam em tipos diferentes.

Certas coisas raras e exóticas do universo não são feitas de átomos no sentido de 1920, como estrelas de nêutrons. Embora sejam feitos de pequenos quarks e leptons indivisíveis; átomos no sentido de Demócrito.