Si los neutrones no se ven afectados por la fuerza electromagnética, ¿qué hace que ésta rebote en la materia?

Question

Digamos que un neutrón se dirige a una montaña, ¿qué haría que rebotara en dicha amalgama de materia? El electromagnetismo está descartado, la gravedad es demasiado débil, (si no me equivoco) la fuerza nuclear fuerte es un pegamento, no una repulsión, y [aunque reconozco que no entiendo nada de esta fuerza] por lo que he leído, la fuerza electrodébil no debería jugar un papel.. Estoy asumiendo que sólo tengo un malentendido de la fuerza electro débil por lo que sería muy apreciado si usted podría describir cómo la fuerza débil hace que los neutrones a rebotar en la materia o una explicación de lo que realmente está en el trabajo aquí. Gracias de antemano.

Answer 1

En realidad, los neutrones son afectados por las fuerzas electromagnéticas. En concreto, por el parte "magnética": son eléctricamente neutros, pero tienen un momento dipolar magnético importante. Por ello, son dispersados por los campos magnéticos del interior de un material y, especialmente, por los núcleos. Esto se utiliza como herramienta para entender los materiales en los experimentos de dispersión de neutrones (1) .

Dicho esto, también es posible que los neutrones se dispersen de los núcleos debido a la fuerza fuerte (residual). Al principio no está claro cuál de estos procesos va a dominar, ya que la fuerza nuclear es intrínsecamente mucho más fuerte que la dispersión magnética, pero sólo se produce a escalas de longitud muy cortas. Resulta que a energías relativamente bajas, ambas son fuentes comparables de dispersión de la mayoría de los átomos (2) Por lo tanto, si se imagina un haz de neutrones relativamente lento, se dispersará tanto por las interacciones fuertes residuales como por las interacciones magnéticas.

Answer 2

Recuerda que el neutrón no es una partícula fundamental, sino que está hecho de gluones y quarks. Esto significa que no interactuará con otras partículas (fundamentales) de forma elástica. Esto es especialmente pronunciado en energías bajas o en escalas grandes. En otras palabras, al acercarse a los (anti)leptones cargados (electrón, muón, tau) y a los bosones gauge (W y Z), por un lado, o a los leptones no cargados (neutrinos) y a los fotones, por otro, será vista por la partícula fundamental incidente como un paquete de partículas constitutivas. Entre las partículas incidentes cargadas, todavía se tiene la interacción EM mientras que entre las partículas incidentes no cargadas, se tendrá la interacción Débil. El otro escenario sería cuando colisionas neutrones con otras partículas no fundamentales (hadrones y mesones) en cuyo caso tendrás interacciones fuertes entre las partículas constituyentes entre las partes que colisionan. Así que, en resumen, sólo tendrás colisiones inelásticas entre neutrones y cualquier otra partícula (fundamental o no) y las interacciones entre ellas no tienen que ser siempre EM como se ha mencionado anteriormente.

Answer 3

Fuerte interacción con otros núcleos atómicos, especialmente los "pesados" como el plomo, el uranio.

Si la energía y el momento se conservan la dispersión "elástica".

Si alteran la estructura nuclear -recordemos que el núcleo está cuantizado y tiene niveles de energía- se produce una transferencia de energía y de momento, por lo que se produce una dispersión "inelástica".

El estudio y el control de la Fisión Nuclear fue un triunfo temprano - El Proyecto Fermi - El U238 era un núcleo inestable, dividido por neutrones energéticos, el control se hacía subiendo o bajando las barras de grafito (C12), que reducían la energía de los neutrones por debajo del umbral de fisión.