要了解为什么中子星会质量巨大，我们就得先从原子结构说起。
原子结构
其实有很多人对原子结构都有误会，这是因为上学的时候，老师为了方便教学，会用一些模型，这些模型的比例实际上都有问题。比如说下面这张：
原子核和电子的个头实际上是偏大了，而且大得不是一般得多。那真实的情况应该是什么样子呢？这个问题，其实连带着原子模型长什么样子，经历了好几代科学家才搞清楚。不过，下面最后一张图，还是偏大了。
实际上，原子核的大小事卢瑟福搞清楚的，他用α粒子轰击金箔，他发现大部分的粒子会传过去，只有极其少量得会发生偏折。
由此，我们可计算出原子核大致的大小，如果说原子是一个足球场那么大的，那原子核实际上也就只有一种蚂蚁那么大，电子的大小目前来说我们没完全搞清楚，它可能只是个点状物而已，要比原子核还要小，是以概率云的形式在原子核外围分布。
从这里，我们可以得出这样的结论，那就是原子其实是很空旷的，99%以上都是“空”的。
电子和质子为什么不会反应成为一个中子？
在研究原子核模型的时代，科学家就一直在思考一个问题，那就是原子核是带正电，而电子是带负电，为什么电子不会掉落到原子核内，然后质子和电子反应称为一个中子？
如果这样会实现的话，那原子就会缩小到原来1%的尺度都不到，毕竟原子太空旷了，都是电子云在占地方。
我们要想知道的是，质子和中子，其实都是夸克构成的。
而组成中子的夸克质量之后要比组成质子的夸克的质量之和略大一点，这就导致中子的质量要比质子的质量大一点。根据爱因斯坦的狭义相对论中的质能等价，质量和能量其实是一样东西的两个面，所以多少质量就对应多少能量。因此，中子所蕴含的能量要大于质子，不仅如此，实际上中子的能量是要大于质子+电子+中微子的。根据能量最低原理，万物都是从高能量状态到低能量状态。所以，中子有一点概率自发地衰变成一个质子、一个电子、一个中微子。这其实就是β衰变。
而质子、电子要反应生成中子，由于是要从低能量状态到高能量状态，就需要输入能量，否则根本做不到。
电子简并压力
不过，形成中子星的过程中，如果引力巨大无比，这时候就会把原子们使劲压缩，说白了，引力就在提供这样的能量，想要使得电子进入原子核内。
不过，这时候还有一种量子效应叫做电子简并压力，它是因为泡利不相容原理产生的力。这种简并压力可以和引力相互抵抗，让电子不至于进入原子核。
不过，如果这时候的恒星质量超过1.44太阳质量（小于奥本海默极限），那电子简并压力也不足以抵抗住引力，电子就会被压到原子核内部。也就是说，刚才说到原子之内99%的空间由于电子被压进原子核，而失去这部分空间。原子核和原子核会被挤在一起，说白了就是一堆中子挤到一起。
所以，中子星的密度会异常的大，这里要再强调一下，并不是说中子之间完全没有缝隙，实际上还是有的，并且中子星表面还会有些许电子，中子星的半径一般在10至20公里之间，质量越大，半径就会收缩得越小（这其实是引力在迫使中子之间的缝隙变小）。中子星的密度一般上维持在8*13 g/cm^3到2*10^15 g/cm^3，这样的密度其实是和原子核密度差不多数量级的。所以，一立方厘米吨其实也就不足为奇了，说白了中子星就是一个没有原子之间的空间和原子内的空间的星体，而物质大部分的质量其实是来自于原子核的，损失空间的同时，质量还保住了，才会导致密度如此巨大。
所以，最后我们来总结一下，构成物质的原子和原子之间其实是有间隙的，而原子内部也很空旷，99%基本上都是空的。而中子星说白了就是把核外电子压到了原子核内，使得一群中子排排列的天体，就减少了大部分空间的同时，质量又不会变（原子的质量主要集中在原子核上），因此中子星的密度极其大，数量级大概和原子核差不多。
