原子|强行压缩水会发生什么压缩到极限会变成黑洞,把地球吞掉

水由氢原子和氧原子构成,原子的质量主要集中在原子核上,但是原子核的体积非常非常小。如果一个原子有一个足球场那么大,原子核只有足球场中间趴着的蚂蚁那么大。从体积上来说,原子的体积比原子核的体积要大10,000亿倍。
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而且,在原子核外围运行的电子体积是无穷小。所以,原子中间绝大部分都是空隙,当然是可以压缩的。通常水不能被压缩,是因为原子核和电子都带电,接近的时候会产生强大的斥力(包括简并压力)。水难以压缩,但是也不是完全不能压缩。大家坐好,现在我们就开始压缩水的旅程,看看在高压下水到底会发生什么变化。在1万个大气压之内,水的体积几乎不会变。
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在15万个大气压下,一个1米×1米×1米的立方体水,会变成0.99米×0.99米×0.99米,水的体积只会缩小百万分之1。这个时候什么也不会发生。继续增大压力,加压到45万个大气压。分子之间的距离缩短,分子内部的共价键断裂。然后氢原子在液体状态下旋转,部分电子脱离原子核的束缚。这个时候水会变颜色,从透明变成了不透明和黑色。继续加压到480万个大气压,这个压力已经超过了地球最中心的压力(380万个大气压)。
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这个时候水会突然从黑色变得有光泽,核外电子变成金属中的电子,这就是所谓的金属氢。这样巨大的压力,可以用金刚石顶砧实现。●2017年,美国哈佛大学西尔维拉团队最终在465到495 GPa之间的压力下制造出了金属氢。
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480万个大气压,是地球上机械压力能够实现的极限。在木星的内部也有这样的压力,所以木星的内部有一大团金属氢。但是,即使压缩到这个程度,氢原子离能够产生核聚变的程度还差得很远。继续加压到3000亿个大气压。这就是太阳内部的压力,这个时候水的体积会缩小到原来的1?1米×1米×1米边长的水立方体,会压缩成0.22米×0.22米×0.22米的水立方体。
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如果这个时候的水(当然这个时候已经不是水了,为了方便我们仍然这样叫)仍然维持常温,仍然不会发生核聚变。因为这个时候原子核和原子核之间的距离仍然非常巨大,而且它们之间有强大的库伦斥力。维持3000亿个大气压的压力,同时把水的温度加热到一千五百万度,才会产生极其缓慢的核聚变。