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La débil contribución de enlace nuclear

Hace la fuerza nuclear débil, juegan un papel (positivo o negativo) de enlace nuclear?

Normalmente sólo se ven las discusiones acerca de la débil caries y el sabor de cambio de la física, pero hay una contribución a la nuclear de enlace cuando un protón y neutrón cambio de un W± y por lo tanto cambio de lugares? O do Z intercambios / corrientes neutrales contribuir?

Es la fuerza de esta interacción tan pequeña que es completamente ignorable cuando se compara con la de enlace nuclear debido a los residuos de las interacciones fuertes?

7voto

dbkk Puntos 5305

Una parte posterior de la envolvente de cálculo es suficiente, es decir, todos los factores de 2,3,π etc. han sido ignorados.

La fuerza fuerte residual es debido principalmente a pion de cambio y puede ser modelado por esto, además de un corto intervalo de repulsión debido al cambio de ω mesones. El potencial de Yukawa de pion de cambio es emπr/r. Las interacciones débiles surgir de W± Z exchange, que dará lugar a un potencial similar con mπ reemplazado por mZ (en el espíritu del cálculo que tome mWmZ). En la típica nuclear densidades de .16/(fermi)3 núcleos están separados por distancias que están dentro de un factor de dos de 1/mπ. Por lo tanto, la relación de la Yukawa potencial debido a la debilidad de intercambio para el potencial de Yukawa debido a pion de cambio en estas densidades es aproximadamente el emW/mπe640. He ignorado el hecho de que hay diferentes constantes de acoplamiento en la parte frontal de los dos potenciales, pero esta diferencia es irrelevante en comparación con el factor de e640. Así que sí, puede ignorar la débil contribución a la energía de enlace.

3voto

Eric Grunzke Puntos 158

Esta pregunta es experimentalmente accesible, a pesar de la debilidad de la interacción débil, debido a que los fuertes y las interacciones electromagnéticas son simétricas debajo de la paridad de las transformaciones y la interacción débil no es.

La contribución a la energía de enlace es lo suficientemente pequeño que no es una buena manera de pensar de las cosas. Mejor es continuar con el proceso de tratar de describir la energía nuclear autoestados como combinaciones lineales de los diferentes spin-órbita de los estados. Por ejemplo, el deuteron el estado del suelo ha isospin cero y vuelta, la paridad JP=1+, por lo que debe ser una combinación lineal de laL spin trillizos |3S1T=0 y |3D1T=0; el d-wave componente famoso contribuye con cerca del 4% de la función de onda y fue la primera evidencia para el tensor de la naturaleza de la fuerza nuclear. Pero debido a la débil interacción contribuye a la interacción nuclear, el estado no es una exacta eigenstate de la paridad del operador (o, para el caso, de isospin) y hay un poco de la onda p mezclado en: |deuteron=0.96|3S1T=0+0.04|3D1T=0+ϵ0|3P1T=0+ϵ1|1P1T=1

En la formación de deuterio por captura de neutrones en el hidrógeno, se obtiene la interferencia entre la paridad permitió capturar a la S - D- onda de los estados y de la paridad-prohibida la captura de al P-onda de los estados. Estas interferencias se manifiestan como las asimetrías o espontánea de la polarización de los fotones emitidos durante la captura, que son más o menos lineal en la cantidad de P-wave mixing; típico de las asimetrías son unas pocas partes por mil millones.

En núcleos más pesados (por ejemplo, el helio y más allá) que pierde el lujo de una planta-estado de la función de onda, que puede ser descrito en un párrafo, o incluso en absoluto. Sin embargo, una perturbación de la teoría de la forma de describir la influencia de la interacción débil, es decir que un físico particular eigenstate con, digamos, positiva paridad |ψ+physical será principalmente dada por una fuerte fuerza de eigenstate con relación a la paridad, pero contienen contribuciones de cerca opuesto de la paridad de los estados debido a la interacción débil: |ψ+físico=|ψ++i|ψiψi\medio|Hdébil\medio|ψ+EiE+

En los núcleos pesados con un denso bosque de los estados excitados, a veces encontrar la misma-espín opuesto de la paridad de los estados que tienen muchas vidas diferentes y muy energías similares; estos estados son los principales candidatos para la exhibición de la paridad de la mezcla debido a la interacción débil. Hay una famosa excitación de lantano, que se desintegra por emisión de fotones con un 10% de la paridad-prohibida la asimetría direccional.

Microscópicamente, las otras respuestas son correctas que el núcleo es muy grande y la coincidencia entre los nucleones demasiado pequeño para apreciable cambio de W Z bosones. Pero por supuesto puede decir lo mismo acerca de los nucleones y el intercambio de gluones. Los efectivos de la teoría de la interacción débil entre los nucleones modelos de la fuerza nuclear como un intercambio de mesones ( π,ρ,ω ), donde cada nucleón-nucleón-meson vértice con un conjunto dado de números cuánticos tiene una determinada paridad-nonconserving amplitud. (Hubo un poco de esfuerzo, hace un par de años para moverse en el siglo xxi y llegar con un "la eficacia de la teoría de campo", que describe el nucleón-nucleón interacción débil sin mesones; un montón de trabajo parece haber producido un uno-a-uno de la relación entre las constantes de acoplamiento en los modernos y eficaces campo de la teoría y las constantes de acoplamiento en el antiguo mesón de la teoría.)

Este ha sido un muy largo aliento preparación de mi respuesta a su pregunta: la contribución de la interacción débil a la energía de cualquier estado nuclear es bastante pequeño, por la misma razón que la de Coulomb la fuerza de contribución de las energías de luz, los núcleos pueden generalmente ser descuidado. Lo más interesante es que intente un uso la de corto alcance, la naturaleza de la interacción débil para dar un vistazo a la física de alta energía oculta en el interior de la estabilidad de los núcleos.

2voto

kamens Puntos 6043

Desde este blog de la mina, uno debe estar inclinado a pensar que, para los grandes núcleos se puede, al menos, contribuir a la spin-órbita de la fuerza, y después de la corrección para N=50 y N=82 proyectiles nucleares.

Como QGR se señaló anteriormente, la exponencial de la supresión de la potencial no necesita ser de toda la historia. Tenga en cuenta que normalmente el potencial total en un núcleo Woods-Saxon, donde la exponencial no es un factor.

Independientemente de la masa de las partículas, bajo el impulso de cambio es capaz de ver todo el núcleo; cuando una desintegración beta sucede, el electrón lleva a un impulso de menos de 100 MeVs y luego es transferido a través de todo el núcleo. Este es el mismo que cuando una transición electrónica que sucede en un átomo: el fotón lleva a un impulso de sólo algunos de electrón-Voltios, y entonces es deslocalizados a través de todos los orbitales.

Considere la posibilidad de que un típico contribución a la proyectiles nucleares debe ser de alrededor de 2 o 3 MeVs. La mayoría (bueno, mucho) de la central nuclear de shell corrección viene de intercambio de ω) y otros (mesones, que tienen una masa alrededor de los 750 rango del MeV. Cociente por W masa, y se podría esperar que en lineal correcciones del orden de un 1%.

Así que, si algún efecto colectivo puede hacer una corrección lineal a aparecer, puede ser más o menos en el rango de ser notable: (750 MeV)^2/81GeV=6.9 MeV.

Para buscar efectos colectivos era la idea del post me he referido en la primera línea: comprobar el favorecido masas cuando la "gota de líquido" núcleo se divide en dos partes. El pequeño fragmento de fisión canal S3 pasa a tener una masa media de 79.21 ± 1.14 GeV a través de una serie de núcleos de 233Pa a 245Bk; el pequeño frament de canal S2 pasa a tener una masa media de 92.34 ± 2.91 GeV.

0voto

Andrew Puntos 98

La respuesta es, hay un muy pequeño efecto. Si usted echa un vistazo al artículo de la Wikipedia, se nota que la fuerza débil es alrededor de 10^-13 más débiles, a continuación, la fuerza fuerte. Por lo tanto, simplemente no va a tener mucho efecto.

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