圧力について

質問

縮退圧って何ですか？ガス圧や光圧が働かない所でも存在する事は聞いたのですが、いまいちよく分からなくて・・・教えてください。また縮退圧の働く状況なども教えてください。

回答No.3

koura · ベストアンサー

もちろん白色矮星や中性子星のほかにも存在しえます。
０度Ｋの話は本当は大変難しいです。

以下の回答に補足いたしますと・・
恒星は自らの重さを内部で起こる核融合のエネルギーで支えています。
そして核融合の燃料が尽きたとき、恒星は縮み始めますね。
そのとき恒星の質量がある程度以下だと電子の縮退圧でその重さは支えられ白色矮星になるのですね。

恒星の質量がそれよりも重いと電子は縮退して陽子とくっ付き中性子になります。
そして今度は中性子の縮退圧で重さが支えられます。この星を中性子星と呼ぶのですね。

このようにして寿命が尽きた恒星は構成している物質が中心に向かって落ちていくと考えられます。中性子星は密度が高いので、非常に硬く、落ちてきた物質が中心に跳ね返され今度は外側に爆発的にはねかえりがおきます。
これが超新星爆発です。

恒星がそれよりさらに重かったり、中性子星にガスなどがどんどん吸い込まれたりしてある程度の質量を越えると、もはや自らの質量を支えることが出来なくなります。
中心に向かって無限に落下し始めます。
これが重力崩壊です。

そうするとどうなるか？これはまた難しいのですが。
内部では特異点が出来たりいろいろあるのです。

事象の地平面の内側なので外側には特異点の影響はないです、というかあったら物理学が根底から変わっちゃいますよね。
事象の地平面とは光さえも抜け出せなくなる境界です。
その手前ならなんとか脱出できます。
が、そこを越えるともう特異点に向けて落ちるしかありません。
ブラックホールとは、そういうものです。

結局、縮退圧については
「パウリの排他律」を思い出してください。

電子のようなフェルミオンは同じ状態、同じ場所にはスピンを反対にしても二つしか存在できないのです。

同じスピンの粒子が二つ同じ状態、同じ場所に存在するのを嫌がる力で支えられていると思うと良いのではないかと思います。

お礼

どうも有り難うございました。なるほど、確かに複雑で難しいですね。絶対温度0Ｋの場合を考えろ、といわれたら、一体どんな事を答えればよいのでしょう。白色矮星や中性子星が0Kではないのですよね？その辺がいまいちわからないのですが。もしよかったら教えてください。

回答No.2

koura

縮退圧
これをなんて説明するかは大変難しいでしょう。
実際、縮退という現象は中学、高校の専門科目の物理にも存在しないものです。
大学の天文学の講義で始めてでてくるでしょうね。

それをあえて説明するためにはたとえ話で行くしかないでしょうね。

電子というのは独立心の強い連中で、一つの状態に複数が存在し得ない性質を持っています。
2人掛けの電車の席に人が一人づつ座っていく状況に似ています。
全部の席に1人ずつ座ると次からは誰かの隣に座ることになります。

そうやって2人掛けの席は埋まっていくと言うわけですが、電車の中に人がぎゅうぎゅう詰めになってくると2人掛けの席に3人座らなければならなくなるような状態が起こり得ます。
でもそれは結構不自然なことですから、電車の乗客はこれ以上人が入ってこないように抵抗します。駅員がいくら押し込んでも3人で座るくらいなら押される力に抵抗する方がいいと言うわけです。

変な説明ですが、これはいわば「人の縮退圧」です。

電子は一つの状態、要するに電子が収まるべきさやみたいなものに複数の電子が存在し得ないけど、圧縮力が複数の電子を同じ状態に押し込めようとするときにそうはさせまいと抵抗する力が電子の縮退圧なのです。
ふつうじゃ考えられない力ですから、高校の物理でも出てこないのですね。

電子以外の素粒子に縮耐圧を当てはめていけばおっしゃっていらっしゃる意味のご説明になるのですが。

お礼

なるほど・・・確かに難しいですね。縮退圧は、恒星が絶対温度0Kでも恒星がつりあい状態にあることを可能にしているのでしょうか。光圧やガス圧はどうして絶対温度0Kの時に影響しないのでしょうか、教えてください。有り難うございます。kouraさんは学者さんですか？

補足

縮退圧が、関係してくるのは、白色矮星（電子の縮退圧）、中性子（中性子の縮退圧）の他にありますか？白色矮星や中性子星は、低温（絶対温度0K）ですか？

回答No.1

inoue64

ここが参考になるかもしれません。
http://www.gunma-inpaku.com/museum/dic/00d/degen01-j.html

お礼

有り難うございます。早速行ってみましたが、うーん。やっぱり難しいなあ。