fuerza yukawa vs fuerza nuclear

He leido estas preguntas:

¿Los neutrones y los antineutrones se atraen entre sí a través de la distancia?

Donde John Rennie dice:

Los neutrones y los antineutrones se repelen entre sí con una fuerza de Yukawa mediada por intercambio de piones.

¿La interacción de largo alcance neutrón-antineutrón es repulsiva o atractiva?

Donde Luboš Motl dice:

De ello se deduce que un neutrón y un antineutrón Yukawa también se repelen.

Siempre he pensado que es la fuerza fuerte residual, que es la fuerza nuclear, que está mediada por piones, que describe las interacciones de los nucleones dentro del núcleo. Esto significa que según wiki:

La fuerza nuclear une los nucleones en los núcleos atómicos.

La fuerza nuclear es poderosamente atractiva entre nucleones a distancias de alrededor de 1 femtómetro (fm, o 1,0 × 10−15 metros), pero disminuye rápidamente hasta volverse insignificante a distancias superiores a 2,5 fm. A distancias inferiores a 0,7 fm, la fuerza nuclear se vuelve repulsiva.

Así que ahora estoy un poco confundido, ¿la fuerza nuclear es la misma que la fuerza de Yukawa o es diferente? ¿Es que la fuerza de Yukawa es la versión de corta distancia de la fuerza nuclear?

Pregunta:

  1. ¿Es la fuerza nuclear lo mismo que la fuerza de Yukawa o son diferentes?
no entiendo la pregunta Parece tener varias ideas no relacionadas. Una parte trata sobre la interacción entre neutrones y antineutrones. Uno es sobre el rango de la fuerza fuerte entre hadrones. Y una tercera parte trata sobre la distinción entre una fuerza de Yukawa y la fuerza fuerte entre hadrones.

Respuestas (3)

La fuerza de Yukawa es cualquier fuerza descrita por el potencial de la forma V = k mi − λ r r . La fuerza nuclear se puede describir aproximadamente por tal potencial (con λ ∼ metro π ) , por lo que es un ejemplo de la fuerza Yukawa.

¿Es la versión de corta distancia de la fuerza nuclear?
@ÁrpádSzendrei No del todo. Es una descripción de distancia más corta que la simple explicación de la repulsión de Coulomb. Es una descripción de mayor distancia que un modelo que también tiene en cuenta el intercambio de mediadores más pesados ​​que los piones, como ρ y ω mesones
@probably_someone, ¿puede elaborar esto en una respuesta? Estoy un poco confundido ahora. Parece que sabes la respuesta. La fuerza nuclear también usa mesones más pesados, ¿pero el Yukawa no?
@ÁrpádSzendrei Estás haciendo una pregunta muy amplia, que se explica en muchos capítulos de un libro de texto de física nuclear. En general, "la fuerza nuclear" es el fenómeno de la naturaleza que podemos realizar experimentos para medir y caracterizar, y que se describe mediante muchas clases diferentes de modelos. No corresponde a un modelo en particular, y actualmente ningún modelo único es uniformemente mejor que todos los demás modelos para describir la fuerza nuclear en todas las condiciones. La física nuclear no es como la física de partículas: en realidad no existe un marco unificador como el modelo estándar.
@probably_someone ¿Entiendo correctamente que el modelo estándar, física de partículas, que describe las interacciones entre quarks y gluones, dentro del neutrón y el protón (fuerza fuerte), pero este modelo no tiene jurisdicción fuera del neutrón y el protón, donde hay Cuál es la fuerza fuerte residual, llamada fuerza nuclear, que describe la interacción entre los neutrones y los protones? Básicamente, ¿no existe un modelo unificado de los piones virtuales que median entre los neutrones y los protones?
@ÁrpádSzendrei El problema no es que el Modelo Estándar "no tenga jurisdicción" en física nuclear. El problema es que, debido a que QCD no es renormalizable, actualmente no podemos realizar cálculos analíticos de fuerzas nucleares usando las interacciones fundamentales en el modelo estándar (los cálculos numéricos usando QCD de celosía se están volviendo poco a poco más factibles, pero estos dependen principalmente de la estado de la potencia informática disponible). No es que no describa estas interacciones, pero actualmente no sabemos cómo demostrar de manera factible que lo hace con la tecnología actual.

La interacción nucleón-nucleón es muy complicada, y los potenciales de intercambio de mesones son modelos simples (no derivados de QCD) del régimen de baja energía. Sin embargo, el intercambio de un pión (o de múltiples piones) es especial, porque el pión es el estado más ligero en QCD y, por lo tanto, el intercambio de un pión describe rigurosamente la parte de mayor alcance de la interacción. Esto se puede formalizar y mejorar sistemáticamente utilizando la teoría del campo efectivo quiral.

La interacción de intercambio de un pión entre dos nucleones es

V norte norte = metro π 2 12 π gramo A 2 2 F π 2 ( σ 1 ⋅ σ 2 ) ( τ 1 ⋅ τ 2 ) mi − metro π r r + ( L S − C o tu pag yo i norte gramo )
Esta interacción depende del espín y el isospín de los dos nucleones. es atractivo en I = 0 , S = 1 y I = 1 , S = 0 , repulsivo en I = S = 0 , 1 . Dos neutrones tienen que tener I = 1 , por lo que la interacción entre dos neutrones es atractiva si el espín total es 0.

La interacción nucleón-nucleón se puede relacionar con la interacción nucleón-anti-nucleón utilizando la paridad G, GRAMO = C Exp ⁡ ( − i π T 2 ) , Una combinación de C -conjugación e isospin. La paridad G del pión es negativa, por lo que el pión único norte norte ¯ la interacción es

V norte norte ¯ = − V norte norte
pero la amplitud de dos piones tiene el mismo signo, etc. Un neutrón y un antineutrón pueden tener ambos I = 0 y I = 1 (Opuesto a norte norte que es siempre I = 1 ). Quedarse con I = 0 , S = 1 , la interacción ahora es repulsiva, pero el I = 1 , S = 0 parte es atractiva.

Tenga en cuenta que si uno construye potenciales fenomenológicos usando muchos intercambios de mesones, entonces el fuerte norte norte ¯ la interacción es en promedio más atractiva que la norte norte interacción, véase, por ejemplo, Buck et al .

Nitpick: En realidad es ( τ 1 ⋅ τ 2 ) ( s 1 ⋅ ∇ ) ( s 2 ⋅ ∇ ) ( Y tu k a w a ) , que da un término de contacto más un término tensorial.
@BertBarrois Sí, gracias. 1) Suprimí la función delta, porque desde el punto de vista moderno (EFT) no es observable (renormaliza otros operadores de corto alcance). 2) Solo escribí el término central, la parte no central (fuerza tensorial) es lo que quise decir con "acoplamiento LS".

La teoría de Yukawa es un modelo de la fuerza nuclear. Hay muchos de esos modelos. Para una revisión, véase Ruprecht Machleidt (2014), Scholarpedia, 9(1):30710. .

¿Es la versión de corta distancia de la fuerza nuclear?
No. Es un modelo de la fuerza nuclear para cualquier distancia. Note que para distancias grandes el modelo dice que la fuerza esencialmente se desvanece debido al corte exponencial.
¿Existen otros modelos de la fuerza nuclear? Estás diciendo que es un modelo.
@ÁrpádSzendrei Sí. Las interacciones de Yukawa son generalmente de naturaleza bipartita, es decir, entre un nucleón y otro. También hay (por ejemplo) modelos de campo medio, donde un nucleón esencialmente interactúa con un potencial formado debido al promedio de todos los demás nucleones a la vez. El potencial de campo medio típico es el potencial de Woods-Saxon (ver, por ejemplo, en.wikipedia.org/wiki/Woods%E2%80%93Saxon_potential ).
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