What would happen if we brought one cubic meter of matter from a neutron star to Earth?
Ich werde für diese Antwort Science-Fiction-Magie annehmen und den Neutroniumwürfel einfach als einen stabilen Klumpen exotischer Materie behandeln, denn das Szenario birgt eine Reihe von Herausforderungen, die wir mit unserer Technologie nicht lösen können.
Ein Kubikmeter Neutronium würde eine Masse von etwa 4 × 10
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kg/m³ aufweisen. Das wären also 400 Billionen Tonnen oder etwa die Masse eines Asteroiden von 45 km Durchmesser.
Die Schwerkraft in der Mitte jeder Fläche wäre etwa 11 Millionen Mal die Erdschwerkraft (g), und an jeder Ecke 3,5 Millionen g. In hundert Metern Entfernung würde die Schwerkraft nur 267 g betragen, und bei einem Kilometer Entfernung 2,7 g. In 10 km Entfernung würdest du die Veränderung deiner lokalen Senkrechten wahrscheinlich nicht bemerken.
Das erste, was also passieren würde, wäre, dass alles um den Würfel herum sehr schnell zu ihm hingezogen würde. Bei hundert Metern würde der Sturz einen Bruchteil einer Sekunde dauern; bei 1650 m würde das Material bei 1,4 g wie in einem 45°-Hang auf den Würfel zurollen.
Wenn die Materie auf die Oberfläche auftrifft (sie bewegt sich mit etwa einem Kilometer pro Sekunde oder weniger), wird sie durch die extreme Schwerkraft zu einer Form komprimiert, die als kondensierte Materie bezeichnet wird, in der die Nukleonen in Kontakt sind und die Elektronen sich frei zwischen ihnen bewegen. Diese ist selbst sehr dicht, etwa eine Million Tonnen pro Kubikmeter. Eine Halbkugel aus Granit mit einem Radius von einem Kilometer würde etwa 750.000 Tonnen betragen, so dass dein Würfel eine Oberfläche aus kondensierter Materie mit einer Dicke von weniger als einem halben Meter erhalten würde. Dabei würde eine große Menge an Energie freigesetzt werden, die einer Kernwaffe im Maßstab von hundert Kilotonnen entspricht, sich aber über mehrere Sekunden verteilt.
Vermutlich hältst du die Masse mit Traktorstrahlen hoch. Wenn du die Traktorstrahlen loslassen würdest, als du merkst, welch großen Fehler du gemacht hast, als du diese Masse auf die Erde gebracht hast, würde sie auf einen Schlag auf die Erde fallen. An der Oberfläche aufschlagend, würde sie nicht innehalten, da sie so viel dichter ist als der Fels, auf dem du dein hochdichtes Physiklabor errichtet hast, dass sie wie ein Stahlgewicht durch die Luft in großer Höhe hindurchrutschen würde. Vermutlich gäbe es eine Endgeschwindigkeit für Neutronium durch das Gestein, die mit zunehmender Tiefe des Würfels abnehmen würde, aber meine Mathematik ist nicht in der Lage, das zu berechnen.
Angenommen, er würde sich nicht verlangsamen, dann wäre er in etwa einundzwanzig Minuten in den Mittelpunkt der Erde gefallen und hätte dann wieder zu steigen begonnen, so dass er einundzwanzig Minuten später am Antipode vom Standort deines ehemaligen Labors aus erscheinen würde. Bis zu diesem Zeitpunkt sollte es jedoch eine ziemliche Dicke an kondensierter und normaler Materie angesammelt haben, so dass es nicht unbedingt wieder an die Oberfläche gelangen würde, sondern stattdessen mit abnehmender Geschwindigkeit hin- und herpendeln würde, bis es sich soweit verlangsamt hätte, dass es sich im Zentrum absetzen könnte.
Wenn es jedoch vorher durch die Erdoberfläche fällt, werden die Gezeitenkräfte der vorbeiziehenden Extremmasse ein lokales Erdbeben auslösen, sehr wahrscheinlich am oberen Ende der Magnitudenskala, das Gebäude im Umkreis von Kilometern nivellieren wird.
Aber vielleicht schaltest du in deiner Panik neben den Traktorstrahlen versehentlich auch das Kraftfeld ab, das den Neutroniumwürfel enthält? Wie andere bereits erwähnt haben, so erstaunlich es auch ist, reicht die Masse eines Ein-Meter-Würfels nicht aus, um das Neutronium in einem stabilen Zustand zu halten, und es wird sofort beginnen, sich aufzulösen. Die Halbwertszeit eines freien Neutrons beträgt etwa zehn Minuten, was dazu führt, dass es in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino zerfällt. Diese Teilchen sind stabil, aber die schiere Menge der ersten Umwandlungen wird zu einer gigantischen Explosion führen, die den Würfel und alles um ihn herum in Plasma verwandelt. Eine Explosion, die unsere stärksten Kernwaffen wie Knallkörper aussehen lassen würde.
Es wäre besser, diese Art von Experimenten außerhalb der Erde durchzuführen.