แรงดันสภาพซ้อนสถานะของอิเล็กตรอน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไปยังการนำทาง ไปยังการค้นหา

แรงดันสภาพซ้อนสถานะของอิเล็กตรอน หรือ ความดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอน (อังกฤษ: Electron degeneracy pressure) เป็นผลสืบเนื่องมาจากหลักการกีดกันของเพาลี ซึ่งกล่าวว่า เฟอร์มิออนสองตัวไม่สามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันในเวลาเดียวกัน แรงที่เกิดขึ้นจากความดันนี้กำหนดขีดจำกัดขอบเขตที่สสารจะสามารถถูกบีบอัดเข้าด้วยกันโดยไม่กลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ แรงดังกล่าวนับว่ามีความสำคัญอย่างมากต่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เนื่องจากอธิบายการมีอยู่ของดาวแคระขาว

เมื่ออิเล็กตรอนถูกบีบอัดเข้าใกล้กันมากเกินไป อนุภาคที่แยกออกไปจะทำให้มันต้องมีระดับพลังงานที่เปลี่ยนไปเช่นกัน ในการเพิ่มอิเล็กตรอนอีกอนุภาคหนึ่งให้กับปริมาตรที่ให้มาจะต้องมีการเพิ่มระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพื้นที่ว่าง และปัจจัยดังกล่าวเป็นพลังงานซึ่งบีบอัดวัสดุซึ่งอยู่ในรูปของแรงดัน

แรงดันสภาพซ้อนสถานะของอิเล็กตรอนในวัตถุสามารถคำนวณได้จาก[1]

โดยที่ คือ ค่าคงตัวของพลังค์ คือ มวลของอิเล็กตรอน คือ มวลของโปรตอน คือ ความหนาแน่น และ คือ อัตราส่วนของจำนวนอิเล็กตรอนต่อจำนวนโปรตอน (เมื่อพลังงานอนุภาคเพิ่มขึ้นถึงระดับสัมพัทธภาพ จำเป็นต้องใช้สูตรที่ดัดแปลง)

แรงดันสภาพซ้อนสถานะของอิเล็กตรอนจะช่วยยับยั้งการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ หากว่ามวลของมันต่ำกว่าขีดจำกัดจันทราสิกขา (1.38 เท่าของมวลดวงอาทิตย์[2]) แรงดันดังกล่าวจะป้องกันมิให้ดาวแคระขาวสลายตัว ดาวฤกษ์ซึ่งมีมวลเกินกว่านี้และไม่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่สามารถใช้การได้อยู่ ดาวฤกษ์จะยุบตัวลงต่อไปจนกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ เนื่องจากแรงดันสภาพซ้อนสถานะที่ได้จากอิเล็กตรอนอ่อนกว่าแรงดึงของแรงโน้มถ่วง

อ้างอิง[แก้]

  1. "Electron Degeneracy Pressure". Eric Weisstein's World of Physics.. This reference gives it in terms of .
  2. Mazzali, P. A.; K. Röpke, F. K.; Benetti, S.; Hillebrandt, W. (2007). "A Common Explosion Mechanism for Type Ia Supernovae". Science. 315 (5813): 825–828. doi:10.1126/science.1136259. PMID 17289993. |access-date= requires |url= (help)