¿Cómo es que los neutrones en un núcleo no las caries?

Question

Sé que fuera de un núcleo, los neutrones son inestables y tienen la mitad de la vida de alrededor de 15 minutos. Pero cuando están junto con los protones dentro del núcleo, que son estables. ¿Cómo ocurre eso?

Tengo esto de la wikipedia:

Cuando se unen en el interior de un núcleo, la inestabilidad de un solo neutrón de la desintegración beta es equilibrada en contra de la inestabilidad que serían adquiridos por el núcleo como un todo, si un adicional de protones fueron a participar en las interacciones repulsivas con el resto de los protones que ya están presentes en el núcleo. Como tal, a pesar de neutrones libres son inestables, vinculado a los neutrones no son necesariamente así. El mismo razonamiento explica por qué los protones, que son estables en el espacio vacío, puede transformarse en neutrones cuando se unen en el interior de un núcleo.

Pero no creo que consiga lo que realmente significa. Lo que sucede en el interior del núcleo que hace que los neutrones estable?

Es lo mismo que sucede en el interior de una estrella de neutrones del núcleo? Porque, neutrones parecen ser estables en allí también.

Answer 1

Procesos espontáneos como los neutrones caries exigir que el estado final es menor en energía que el estado inicial. En (estable) de los núcleos, este no es el caso, porque la energía que obtiene de los neutrones descomposición es menor que la energía que te cuesta tener un adicional de protones en el núcleo.

Para descompone de neutrones en los núcleos para ser energéticamente favorable, la energía obtenida por la descomposición debe ser mayor que el costo de la energía de añadir que de protones. Esto generalmente sucede en ricos en neutrones, isótopos:

Un ejemplo es el $\beta^-$-decaimiento de Cesio: $$\phantom{Cs}^{137}_{55} Cs \rightarrow \phantom{Ba}^{137}_{56}Ba + e^- + \bar{\nu}_e$$

Para una primera impresión de las energías involucradas, usted puede consultar la semi-empírica de Bethe-Weizsäcker fórmula que permite enchufar en el número de protones y neutrones y le dice que la energía de enlace del núcleo. Mediante la comparación de las energías de dos núcleos relacionados a través de la $\beta^-$-caries puede decir si o no este proceso debería ser posible.

Answer 2

El Principio de Exclusión de Pauli establece que no hay dos fermiones idénticos (neutrones y protones son fermiones - tienen la mitad de enteros vueltas y obedecer Fermi-Dirac estadísticas) pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Si los neutrones fueron $\beta$-caries: \begin{ecuación} n \longrightarrow p + e^- + \bar{\nu_e} \end{ecuación} luego de esto recién acuñadas de protones intentará ocupar el estado cuántico con la menor cantidad posible de energía. Sin embargo, dado que ya hay un montón de protones en el núcleo, esta 'nueva' protón no puede hacer eso, y entonces estará obligada a ocupar un estado con mayor energía. Para llegar a ese estado, debe absorber parte de la energía. Esta es la razón por la que los neutrones no suelen $\beta$-descomposición en el interior del núcleo. Recuerde que $\beta$-desintegración de los neutrones dentro del núcleo no es desconocida - sólo infrecuente.

Answer 3

Pensar de forma dinámica - sugiero que en el interior del Núcleo los protones y los Neutrones están continuamente 'voltear' Neutrones en descomposición en los protones y los protones absorben el electrón y el neutrino para convertirse en Neutrones de nuevo y así sucesivamente. Es este mecanismo el que da lugar a la Fuerza vinculante. El Neutrón, obviamente, juega un papel clave en la estabilidad de cualquier más pesado que el Hidrógeno del Núcleo.

Exactamente cómo este mecanismo funciona es claro, pero tal vez existe una red de cinco cargo debido a la breve existencia de los electrones en la decadencia, el re-proceso de absorción.

Esta fuerza estaría dada por la Ley de Coulomb

$$F \propto \frac{Q_pQ_e}{r^2}$$

donde $r$ es del orden del diámetro de un protón que resulta en una gran fuerza

También se evita la introducción de la "Masiva Partícula de Intercambio" que cuando se "Intercambian" crear un "atractivo" de la Fuerza

Answer 4

Con respecto a los neutrones en estrellas de neutrones, la respuesta es una extensión directa del argumento uso por el madR. En una estrella de neutrones que hay en su mayor parte "libre" de neutrones y la pregunta entonces es ¿por qué no todos los de la desintegración beta en electrones y protones?

Bien, algunos de ellos lo hacen, pero el punto es que cuando el electrón-protón (hay el mismo número de cada uno) los números de construir, degenerado y el correspondiente Fermi-energías aumento. En algunos umbral de la densidad del número, sus energías de Fermi se supere el máximo de energía de las partículas que pueden ser producidos por la beta-descomposición de neutrones. En ese punto de la desintegración beta bastante paradas y un equilibrio que se establece entre la desintegración beta y la inversa de la desintegración beta tal que las energías de Fermi de la especie están relacionados por

$$E_{F n} = E_{F,p} + E_{f,e} $$

Answer 5

Los neutrones de cambio de carga en el interior de un protón. Cuando fuera de los confines de un núcleo continúa para tratar de llegar a un estado de neutralidad. Tal estado deja de carga de la interacción, la completa neutralidad no puede ser alcanzado, por lo que se rompe en pedazos para volver a alcanzar un estado activo de la carga de flujo. Yo sugeriría mirar Yukawa conceptos de la pions.