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가스가 초 압축되었을 때 입자들은 축퇴(degenerate)된 가스

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작성자 타라곤 댓글 0건 조회 1,385회 작성일 12-06-14 22:58

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가스가 초 압축되었을 때 입자들은 축퇴(degenerate)된 가스라는 것을 만들기 위해 서로 충돌한다. 그리고 그 가스는 고체처럼 되어있다. 일반적인 가스는 가열되거나 팽창될 때 더 높은 압력을 낸다. 그러나 축퇴 가스 속의 압력은 오도에 의존하지 않는다. 양자역학의 법칙은 초고압의 가스에 사용됨이 틀림없다.
첫번째 법칙은 단지 어떤 에너지는 가깝게 한정된 공간에 허락된다는 것이다. 입자들은 에너지 사다리의 발을 딛는 가로장처럼 배열된다. 일반적인 가스에서 대부분의 에너지 준위는 채워지지 않으며 입자들은 움직이는 것 이 자유롭다. 그러나 축퇴 가스에서는 모든 낮은 에너지 준위가 채워진다. 두 번째 법칙은 단 지 두 입자들만이 어떤 특정 시간에 주어진 부피에서 같은 에너지 준위를 공유한다. 백색 왜성 에서 축퇴 입자들은 전자이다. 중성자 별에서는 중성자가 축퇴 입자이다. 세 번째 법칙은 입자 들이 얼마나 가까이 있는가는 그들의 질량에 반비례한다는 것이다. 전자는 중성자에 비해 훨 씬 가볍기 때문에 축퇴 중성자 가스속의 중성자보다 축퇴 전자 가스 속의 전자가 훨씬 멀리 떨어져 있다.
이 법칙들이 핵의 나머지 부분에 어떤 영향을 미치는지 알아보자.
  1. 축퇴 가스들은 압축에 강력히 반발한다. 축퇴 입자(중성자나 전자)들은 낮은 에너지 껍질이 가득 차 있기 때문에 정해진 자리에 위치한다. 그것들이 움직일 수 있는 유일한 방법은 더 높 은 에너지 껍질로 가기 위해 에너지를 흡수하는 것이다. 이것은 아주 어렵다. 축퇴 가스를 압 축하는 것은 축퇴 입자의 움직임의 변화를 요구한다. 이는 많은 에너지를 필요로 한다. 축퇴 입자들은 'elbow room'이 없고 그들 사이에서 강하게 서로 미는 것이 압축에 반발한다. 축퇴 가스는 단단해진 철과 같다.
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  2. 축퇴 가스 속의 압력은 가스의 온도가 아니라 축퇴 입자들의 속력에 의존한다. 그러나 축퇴 입자들의 속력의 변화는 각 입자들이 서로서로 위치가 정해져 있기 때문에 많은 에너지를 요구한다. 단순히 열을 가하는 것은 비축퇴 입자들은 더 빠르게 하지만 압력에는 영향을 미치 지 못한다.
  3. 별의 핵의 질량 증가는 핵의 압축을 증가시킨다 축퇴 입자들은 서로 가까워지도록 힘을 받 지만 더 이상의 공간이 없기 때문에 가까워지지는 않는다. 더 많은 질량을 가진 stellar core remnant는 가벼운 core remnant보다 더 작다. 이것은 어떤 것에 질량을 더하면 더 커지는 일반 적인 물질의 행동과는 상반된다.
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