题目
白矮星是靠什么力支撑,从而不在万有引力的作用下塌缩呢?()A. 静电斥力B. 泡利不相容原理的斥力C. 核力D. 强作用力
白矮星是靠什么力支撑,从而不在万有引力的作用下塌缩呢?()
A. 静电斥力
B. 泡利不相容原理的斥力
C. 核力
D. 强作用力
题目解答
答案
B. 泡利不相容原理的斥力
解析
考查要点:本题主要考查对白矮星内部物理机制的理解,特别是支撑其结构的抗塌缩力量来源。
解题核心思路:白矮星已停止核聚变,无法通过核反应产生向外压力,因此需从量子力学角度分析。泡利不相容原理导致的电子简并压力是关键,而非传统意义上的热压力或电磁力。
破题关键点:
- 排除核聚变相关选项(如核力、强作用力);
- 区分量子力学效应与经典电磁力:白矮星的极端密度下,电子被高度压缩,泡利不相容原理限制电子状态,产生巨大简并压力;
- 静电斥力在极端条件下相对弱小,无法主导支撑结构。
白矮星主要由电子和离子组成,其核心特征是极高的密度。由于白矮星已不再进行核聚变,内部缺乏向外的热压力,因此必须依赖其他机制抵抗万有引力的收缩。
关键分析:
- 泡利不相容原理:在量子力学中,电子作为费米子,必须占据不同的量子态。当白矮星被引力压缩时,电子被逼入极小空间,但根据泡利原理,它们无法全部占据同一低能态,因此必须占据更高能量的量子态,形成简并压力。
- 简并压力:这种压力本质上是电子的量子涨落效应,而非传统意义上的斥力(如静电斥力)。它随密度增加而增强,在白矮星内部达到平衡万有引力的强度。
- 选项排除:
- A. 静电斥力:电子间的库仑斥力在极端密度下相对微弱,无法主导平衡;
- C. 核力:核力作用范围极小,仅在原子核内部起作用,与白矮星整体结构无关;
- D. 强作用力:强作用力主要存在于夸克之间,与电子简并压力无关。