Üben Neutronen in einem Atomkern starke Kräfte aufeinander aus?

Ja, Neutronen werden von der starken Kernkraft im Kern beeinflusst . Wenn sie es nicht taten, wie konnten sie dann überhaupt in Kernen gebunden werden?

Kerne können nicht allein aus Neutronen aufgebaut werden, da diese durch schwache Wechselwirkungen in Protonen zerfallen würden. Nur wenn der schwache Zerfall durch das Vorhandensein von Protonen gehemmt wird, die bereits die niedrig liegenden Energiezustände besetzen, in die Neutronen potenziell zerfallen könnten (Protonen sind Fermionen und keine zwei identischen Fermionen können denselben Quantenzustand einnehmen), kann Stabilität erreicht werden .

Die Beschreibung der Neutron-Neutron-Wechselwirkung bei niedriger Energie kann mit einer Streulänge zusammengefasst werden . Die Beziehung zwischen der Streulänge, der quantenmechanischen Phasenverschiebung zwischen Streuern und der "scheinbaren Größe" eines Objekts erfordert einige sorgfältige Überlegungen zur Quantenmechanik. Für unsere Zwecke hier können wir jedoch sagen, dass eine große Streulänge einer kräftigen Wechselwirkung entspricht.

Nach einigen plausibel aussehenden Darstellungen einige neuere Werte für die Nukleon-Nukleon-Streulängen$a$und effektive Interaktionsbereiche$r$Sind

$$\begin{array}{ccc} NN & a\,\mathrm{ (fm)} & r \,\mathrm{ (fm)} \\ \hline nn & -18.9 \pm 0.4 & 2.75 \pm 0.11 \\ np & -23.740 \pm 0.020 & 2.77 \pm 0.05 \\ pp & -17.3 \pm 0.4 & 2.85 \pm 0.04 \end{array}$$ Daran sieht man, dass die Neutron-Neutron-Wechselwirkung etwas stärker ist als die Proton-Proton-Wechselwirkung. An den Unsicherheiten sieht man auch, dass Neutronen schlüpfriger zu handhaben sind als Protonen. (Der $np$Daten stammen hauptsächlich von Deuterium.)

Aus Sicht der starken Kraft sind Proton und Neutron dasselbe Teilchen : das Nukleon. Wenn das Di-Neutron stabil wäre, würden wir erwarten, auch im Deuterium stabile Di-Protonen und eine gebundene Spin-Null-Anregung zu finden ; Keines dieser Objekte existiert in der Natur, aber das ist kein Beweis gegen die starke Proton-Proton-Wechselwirkung.

In schwereren Kernen besteht ein nettes handwinkendes Modell darin, dass die Nukleonen alle gepaart sind, genauso wie sich Elektronen in Atomorbitalen paaren. In "ungeraden" Kernen wie Kalium-40 (19 Protonen, 21 Neutronen) ist das letzte Paar gemischt,$np$. Dem Kern gefällt das nicht, und das gemischte Paar zerfällt zu Beta$pp$(Kalzium-40, 90% der Zerfälle) oder$nn$(Argon-40 10 % der Zerfälle) mit vergleichbarer Wahrscheinlichkeit. Das deutet darauf hin, dass die Neutron-Neutron-Wechselwirkung, wie alle Nukleon-Nukleon-Wechselwirkungen, abhängig von den Umständen entweder anziehend oder abstoßend sein kann; anscheinend im Masse-40-System$np$ist das weniger attraktiv$nn$.

Es gibt ein solches theoretisches Element mit der Ordnungszahl Null.

http://periodictableofelements.wikia.com/wiki/Neutronium

Üben Neutronen in einem Atomkern starke Kräfte aufeinander aus?

Nein. Es gibt keine Kerne, die nur aus Neutronen bestehen. Sie brauchen Protonen, um die Neutronen zusammenzuhalten, und Sie brauchen Neutronen, um die Protonen zusammenzuhalten. Schauen Sie sich das Neutronen/Protonen-Verhältnis an . NB: Es gibt einige Unklarheiten über die starke Kraft, siehe den Wikipedia- Artikel zur starken Wechselwirkung . Ich neige dazu, mir die starke Kraft als die Kraft zwischen den Quarks eines Neutrons oder eines Protons vorzustellen, während die starke Restkraft die Kraft zwischen Protonen und Neutronen ist. Dies wird auch Kernkraft genannt.

Wenn ja, warum sehen wir dann nie Klumpen von Neutronen, die ohne Protonen zu „Atomen“ zusammengesetzt sind? Oder werden Neutronen durch die starke Kraft gegenseitig abgestoßen?

Ich glaube nicht, dass sie so sehr abgestoßen werden, als dass sie angezogen werden. Schauen Sie sich Dinge wie das Dineutron und das Trineutron auf Wikipedia an.

„Das Dineutron, das zwei Neutronen enthält, wurde 2012 von Forschern der Michigan State University eindeutig beim Zerfall von Beryllium-16 beobachtet. [6] [7] Es ist kein gebundenes Teilchen, wurde aber als extrem kurzlebig vorgeschlagen Zustand, der durch Kernreaktionen unter Beteiligung von Tritium entsteht ..."

„Ein Trineutronenzustand, der aus drei gebundenen Neutronen besteht, wurde nicht nachgewiesen und wird auch nicht für kurze Zeit erwartet.“

Stellen Sie sich einen Kern als etwas Ähnliches wie magnetische Stix und Kugeln vor . Die Kugeln sind nicht magnetisch.