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¿Qué establece la vida media de los núcleos / nucleones inestables?

Un químico amigo me preguntó qué establece la mitad de la vida para los neutrones libres, los núcleos inestables, etc. Dijo que en la química de la vida media de las moléculas a menudo puede ser calculado con base en las concentraciones y velocidades moleculares, ya que a menudo es el chocar de las moléculas en cada uno de los otros que hace que las moléculas inestables a las caries. Él le preguntó qué el parecido de los primeros principios-como el cálculo de la nuclear de la mitad de vida.

Yo le dije que los núcleos inestables y de los nucleones se encuentran en un mínimo local de energía en algún sentido, y que hay una barrera de energía que les impide la descomposición de menor energía, el estado más estable. Sin embargo, la mecánica cuántica y la cuantía de túnel, por lo que existe una probabilidad no nula de túnel a través de la barrera de energía y la mitad de la vida está relacionado con este túnel de probabilidad.

Después de decir esto, me fui en línea para confirmar que estaba en lo correcto (me sentí correcta en el momento, pero no se sienten muy a corregir más adelante.) He encontrado que la mitad de la vida de un libre de neutrones se ha calculado teóricamente, y que esta puede ser entendida en el contexto de quantum de túnel y el W - del bosón de gran masa.

Sin embargo, para los núcleos inestables, empecé a encontrar que de cálculos de primeros principios de la desintegración nuclear tarifas son de imposible o aproximado.

Así que, quería confirmar que el quantum de túnel imagen que me dio mi amigo es correcto para nuclear se desintegra así como libre de neutrones caries. También, cualquier exposición que se puede dar sobre cómo "los primeros principios-y" los cálculos de tasas de desintegración nuclear.

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Joe Liversedge Puntos 2134

Así que, quería confirmar que el quantum de túnel imagen que me dio mi amigo es correcto para nuclear se desintegra así como libre de neutrones caries.

Hay un montón de diferentes tipos de desintegración nuclear, incluyendo la desintegración beta, conversión interna, la desintegración alfa, el decaimiento gamma, y la fisión, así como una variedad de menos común de los procesos. No hay forma de que cada uno de estos debe ser descrito como un proceso constructivo, y, en particular, no creo que sea particularmente apropiado para describir de neutrones de la caries como un proceso constructivo. Tenga en cuenta que en los enlaces de respuesta por CR Drost, "túnel" es en asustar a la cita.

Es bastante estándar para describir la desintegración alfa y la fisión como de túnel de procesos, aunque hay algunos problemas con esa descripción. En el estándar semiclásica de pregrado de libros de texto de presentación de la desintegración alfa, tenemos una partícula alfa que de alguna manera ha "pre-formado" a sí mismo en el interior del núcleo y, a continuación, hace que los atentados contra la barrera con cierta frecuencia. Esto en realidad no trabajo con rigor. Para una cosa, una partícula alfa de clúster no puede existir dentro de un núcleo, sin violar el principio de exclusión de Pauli.

En el caso de decaimiento gamma, yo simplemente no veo ninguna razón para tratar de describir como un proceso constructivo. Yo no creo que sea una descripción adecuada, y nunca he visto que se describen de esa manera. En decaimiento gamma, lo que pone en la mitad de la vida es el correspondiente elemento de la matriz (dipolo magnético, eléctrico cuadrupolo, o lo que sea) entre los estados inicial y final.

Sin embargo, para los núcleos inestables, empecé a encontrar que de cálculos de primeros principios de la desintegración nuclear tarifas son de imposible o aproximado.

Yo no he escuchado de ningún caso en el que un cálculo es imposible. Sin duda hay muchos casos donde el estado del arte produce sólo un orden de magnitud de la estimación. A menudo se puede calcular la vida media con bastante precisión. E. g., si usted tiene un núcleo deformado y se desea calcular el valor de gamma-de la tasa de descomposición de su primer emocionado $2^+$ estado (un extremo-a-extremo colectiva de rotación), normalmente puede estimar la deformación con bastante precisión a partir de una Strutinsky alargamientos de cálculo y, a continuación, la estimación de la vida media muy bien de que.

También, cualquier exposición que se puede dar sobre cómo "los primeros principios-y" los cálculos de tasas de desintegración nuclear.

Las cuestiones que intervienen en el cálculo de la desintegración nuclear que las tasas no son muy distintas de las cuestiones que intervienen en el cálculo de baja energía de la estructura nuclear. E. g., si usted puede hacer una decente descripción de un determinado núcleo de la cáscara esférica modelo a la Maria Goeppert-Mayer, entonces usted consigue típicamente beta y gamma media-vida de forma gratuita desde el mismo cálculo.

La dificultad general con la realización de cálculos de primeros principios de la estructura nuclear es que es un enorme problema de los tres cuerpos. El clásico problema de los tres cuerpos es básicamente imposible, en general, y la versión cuántica es al menos tan difícil. Uno sólo puede esperar para encontrar una aproximación de los esquemas que hacen que el problema sea más manejable. Por ejemplo, podemos aproximar grupos de tres quarks, como si fueran partículas con ninguna estructura interna. Esto ayuda mucho, pero los resultados son menos de primeros principios-y. Otro común aproximaciones incluir ignorar la relatividad, truncando el espacio de una sola partícula de los estados a incluir sólo un par de valencia partículas, y la aproximación de emparejamiento mediante la Bogoliubov aproximación.

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Eric Puntos 126

El farmacéutico amigo debe revisar algunas de las mecánicas cuánticas de los procesos de la química. Una molécula, o incluso un átomo en una energía superior de configuración puede decaer por luminiscencia (emisión de fotones) o por expulsión o la transferencia de un electrón. Uno podría calcular estas en la misma forma (superficialmente al menos) para nuclear, electromagnética o de partículas de caries y molecular electromagnética o emisión de electrones o más comúnmente, la transferencia de electrones.

La analogía con la dinámica de reacción en las soluciones de grandes cantidades de moléculas reaccionan el uno con el otro no es realmente apropiado. En la desintegración nuclear, que generalmente se trata cada núcleo como un hecho aislado sistema cuántico. Dinámica de reacción en una solución de productos químicos es más similar a una pila nuclear o reactor (o peor), mientras que la desintegración nuclear es más análoga a la radiación o transiciones electrónicas de las moléculas individuales.

Los cálculos para estos mecánica cuántica transiciones en las moléculas están muy involucrados y aproximado de la misma manera que las transiciones son, y de hecho muchas de las mismas técnicas teóricas se utilizan para abordar ambos problemas.

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