Ich verstehe, dass sich zwei Protonen abstoßen würden, weil beide positiv geladen sind, aber würde die starke Kraft nicht auf die beiden Protonen wirken, die sie zusammenziehen? Bedeutet dies, dass in diesem Fall die elektromagnetische Abstoßungskraft größer ist als die starke Kraft? Wenn ja warum? Wenn nicht, warum sollten sie abstoßen?
Die elektromagnetische Abstoßung zwischen zwei Protonen ist eine langreichweitige Kraft, abhängig von , Wo ist die Trennung der beiden Protonen. Die elektromagnetische Abstoßung zwischen zwei Protonen ist nicht der Grund dafür, dass sie nicht aneinander haften; Wenn sie zusammen gezwungen werden (oder durch die Coulomb-Barriere tunneln können), sind starke Kernkräfte mit kurzer Reichweite viel stärker als die elektromagnetische Kraft über Trennungen , aber sie sind nicht in der Lage, einen gebundenen Zustand aus zwei Protonen herzustellen.
Der Grund dafür ist, dass die Kernwechselwirkung zwar symmetrisch zum Isospin der Nukleonen ist (dh es kommt in erster Ordnung nicht darauf an, ob die Nukleonen Protonen oder Neutronen sind), sie hängt aber von den Spins der beiden Teilchen ab. Die Anziehungskraft der Kraft ist nur dann stark genug, um die beiden Nukleonen zu binden, wenn sie ausgerichtete Spins haben (wie im gebundenen Zustand des Deuterons, das ein Neutron und ein Proton mit ausgerichteten Spins und einem Gesamtdrehimpuls von 1 hat). Wären die beiden Nukleonen jedoch identisch, also eine p+p- oder n+n-Wechselwirkung, dann wäre ein gebundener Zustand mit ausgerichteten Spins nach dem Pauli-Ausschlussprinzip verboten .
Die tieferen Gründe hinter dieser Spin-Abhängigkeit werden eine Antwort von jemandem erfordern, der diese Probleme viel besser versteht.
Ja, ein Proton und ein Neutron haften zusammen, aber zwei der gleichen Sorte nicht. Sie erhalten keine Neutronenkugeln, auch wenn nur die Internukleonkraft und keine elektrische Abstoßung vorhanden sind.
Ich habe vor einigen Jahren in einem Physik-Online-Forum danach gefragt, lange vor StackExchange. Am Ende bekam ich ein Lehrbuch und lernte schließlich, dass "die Kraft weitgehend unempfindlich gegenüber Spezies ist (ob Proton oder Neutron), aber stark vom Spin abhängt".
Ich habe zwei verschiedene Antworten erhalten, ob das Diproton als (flüchtiger) gebundener Zustand existiert.
Die Antwort in Bezug auf Arten und Spinkombinationen von Neukleonen hat mit dem "Singulett-Zustand vs. Triplett-Zustand" zu tun. Das ist ein einzigartiger Ausdruck, nach dem Sie suchen können sollten (z. B. Klassennotizen ... Daher ist die Kraft für Isospin-Singlets (T = 0) anziehend und für Isospin-Tripletts (T = 1) abstoßend. ; mehr Klasse Notizen in einem schönen PDF mit Illustrationen.
Fazit: Die Internukleonkraft ist nicht so einfach wie das, was Sie sich mit Schwerkraft oder elektrisch oder magnetisch vorstellen, sondern mit schnellerem Abfall. Es hat ein komplexes Verhalten, bei dem es darum geht, wie die Partikel geparkt werden und was ihre Nachbarn tun.
ACuriousMind
Ryan Unger
ProfRob