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最近,科学家在自然界发现了超临界二氧化碳,这是科学界的一件大事。但到底什么是超临界物质呢?超临界物质还能不能进一步压缩呢?
所谓超临界流体,就是既不是气体也不是液体的一种状态。超临界流体既有接近液体的密度,又有类似气体的流动性。可以简单地理解为几乎没有粘度的液体,或者密度很大的气体!要想达到这个状态,温度和压强必须同时达到或超过临界值。比如二氧化碳的超临界界限为:临界温度为31.2℃左右,临界压力是7.38MPa。在此基础上升温,或加压都能维持超临界状态。
这种超临界物质,在工业生产上用途很大,通常在中药成分提取等领域有重要的应用。比如超临界二氧化碳,可以把中药有效成分溶解进来,然后通过降低压强再把成分释放出来。这个提取方法中,二氧化碳可以完全挥发掉不会污染样品。对于成分提取来说是非常有利的。
当然,超临界流体也不是没有界限的,它的密度一般介于气体和液体之间!持续加压,密度超过液体,也是可以实现的。但地球上是很难做到的,因为很难有一种地球物质可以承受无限的压强。
地球科学家也特别想研究超高压带来的物质状态的改变,但苦于没有足够结实的容器,一直难以实现。但也是有一些进展的,比如美国某科学家声称用钻石来挤压氢气,就把氢气从超临界态压成了固态,又从固态压成了不透明的金属态。据推算,金属态的氢可以实现常温超导。另外,如果用金属氢做武器,那将是仅次于核武器的高能武器!如果用金属氢点燃氢弹,那将是没有核辐射的氢弹。遗憾的是,那位美国科学家宣称的金属氢已经消失了,没有再制作出来。
但是,一些科学家预测,木星的核心附近由于压强特别大,氢已经变成了液态的金属,这种液态的金属具有超导特性,给木星带来了强大的磁场。
然后,进入更难理解的密度范围(但有些人倒认为自己很理解)。如果压强进一步加大,密度还是会增大,原子核间距离持续缩短,电子活动空间受限,能量急剧升高!压倒一个极限以后,所有的电子都被压到了同一层(电子不再分层)上,所有电子能量相同,也叫全简并态!通俗讲,就是白矮星物质!当然,这样的压强在地球上是无法再现的,通常认为太阳生命终结以后,其强大的引力可以把自身的物质压缩成白矮星物质,也就是说太阳最终会变成白矮星。
白矮星物质还有压缩的空间,进一步压缩,达到一定极限以后,电子会被压入原子核。压入原子核的电子跟质子结合,形成中子。这样白矮星物质就会变成中子星物质!中子星,一般由比太阳还有大得多的恒星寿命终结后塌缩形成。
中子星物质进一步加压,压碎中子,打破传统物质的密度极限,就可能进入人类难以理解的全新物质状态——黑洞物质。这是一个密度大到极点的物质,在一定半径内,引力极大,光速也无法逃离,所以无法发光和反光,光照上它就会被完全吸走,所以叫黑洞。黑洞物质越多,也就是黑洞越大,视界范围(光无法逃脱的范围)越大,也就是黑洞半径越大!
不管是白矮星物质、中子星物质还是黑洞物质,都需要强大的压力来维持。一旦压力消失,这种物质也就会碎裂成普通的物质。所以黑洞必须达到一定质量,自身引力能维持自身密度存在,才能长期稳定存在。所谓的微型黑洞,无法单独稳定存在,瞬间就会消失。
也有观点认为,中子星和黑洞之间还有一种叫夸克星的星体,也就是存在夸克星物质,但至今没有证实。