中子星，除了黑洞是密度最大的天体（除了猜想的夸克星以外）。一般的中子星，质量大约是太阳的1.35至2.1倍，而半径是太阳的三万分之一至七万分之一，约为10到20千米。因此中子星的密度相当大，与原子核密度相当，每立方厘米拥有8×10¹º—2×10¹²千克。中子星是如何生成的？又有何力量维持稳固，不再继续发生引力塌缩？
中子星的诞生
恒星之所以自发光，是由于核聚变反应提供的热能量，当恒星核内的氢、氦和碳元素在核聚变中耗尽，最终转变为铁元素，这时核心便无法从核聚变中获得能量，失去热辐射的压力支撑着外围物质的重力，引力塌缩效应使外围物质急速向核心坠落，这个过程中有可能会发生超新星爆炸现象，因为外围物质的强大动能转化热能而爆发。
超新星爆发后，外围物质被大量泯灭，发出的光亮足以照耀整个星系，原恒星中的核心如果质量够大，比如是太阳的三倍，在该恒星爆炸崩溃之前足以形成中子星。另外假如没有发生超新星爆炸，原恒星演化末期，核心频临死亡导致引力塌缩，也足以产生中子星。这两种中子星诞生过程，主要看原恒星质量的不同，被压缩成白矮星、中子星或黑洞的三种可能。
恒星后期塌缩过程，物质会受到剧烈的压缩，导致大量物质的原子核裂解成质子和中子，塌缩赋予的能量足以让质子捕获核外电子，产生逆β衰变形成中子，p⁺+e⁻=n+ν，其中p是质子，e是电子，n是中子，ν是中微子。因此中子星上大多由中子构成，其内部结构如下图
越往里面密度越大，中间层主要是自由中子组成，表面层中子进行β衰变，释放质子和电子，以及中微子。其核心里面是由超子构成，所以中子星有时被称为巨型原子核。注：超子由上、下、奇三种夸克构成，自旋为半奇数，遵守费米—狄拉克统计，因此是费米子。关于的了解可以参考这篇文章：
为什么科学家无法找到单独存在的夸克？
但中子星和原子核不一样，原子核是靠强相互作用力，把中子和质子拉扯一起构成原子核，但中子星是靠引力作用结合一起。在典型的中子星中，既然有这等密度和质量，为什么不继续引力作用，进而塌缩成黑洞呢？
中子星的力量
原先科学的解释是，无论是超子、中子还是质子，都与电子一样是费米子，根据泡利不相容原理，费米子是不能同时享受一个量子态，简单理解为中子之间不能贴近或靠近，因而中子之间产生了“中子简并压力”，抗衡了引力，抑制了外围物质继续塌缩，形成比白矮星密度大的多的稳定中子星。
虽然该解释的确有一定道理，但却罩着一层模糊的概念，似乎不是完全可靠的理论，近期物理学家通过粒子加速器实验，研究强大的核力（强力）以及质子和中子之间的相互作用，发现质子和中子之间的距离变短时，它们的相互作用发生惊人的转变！
物理学家们根据广泛的粒子实验分析，质子和中子远距离时，强大的核力在质子和中子之间起吸引作用，但在近距离，核力却表现出排斥的作用。麻省理工学院物理学家助理教授表示，这项发现具有重大的意义，主要是对中子星和中子星核的理解要重新定义。
在物理学家们的新研究中，分析了大量数据，共计有四千万个电子，撞击了CLAS检测器中的多个原子核，每个核内具有多个质子和中子。当电子与原子核的质子或中子碰撞后，研究人员设法隔离各个原子核进行观测，因为这些原子核之间的距离类似于中子星核内的致密结构。
通过隔离的原子核系统的观测，似乎更多的质子-质子（对），并且对称的出现中子-中子（对），这表明了较高的动量情况，或者距离较短情况，强核力不仅作用于质子和中子，也可以作用与质子和质子，中子和中子，这种配对力在本质上认为是排斥力，意味着中子与中子在短距离情况起排斥作用。
上图为排斥力想象图
关于强核力中排斥核的想法是一直存在的，研究人员表面这种强核力的排斥能更好的定义中子星的结构，根据研究人员的发现，当粒子与更密集的结构堆积一起，强核力会在中子之间表现为强大的排斥力，从而使中子星有了抵制引力作用，不至于继续坍塌。新的这项物理研究，也得到了美国能源部科学的支持。
总结
如果是这样，那么中子星的核结构也可以重新定义了，核内的系统如此密集，密度温度之高，物理学家曾经假设，中子星核内应该被视为夸克-胶子汤，中子之间的相互作用，应该让位于夸克和胶子的更复杂作用。但在新研究发现下，即使如此高密度下，强核力的排斥作用也能替代夸克于胶子的复杂作用，核里面也许是大量的中子，而非夸克胶子汤，因此中子星的核可能要比想象的简单很多。
如果这项研究进一步彻底证明，维护中子星的稳定是强核力在中子之前起到排斥的作用，强力是宇宙中四大力最强的作用力，能有如此力量来抵制重力也符合逻辑。
笔者：宇宙探索与思考
——THE END
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