El deuterio existe sólo con el protón y el neutrón de espín alineado, lo que sugiere que la fuerza fuerte residual es mayor con los espines alineados, es decir, la energía de enlace es mayor si los espines están alineados.
Por otra parte la masa de es mayor que la masa del protón , incluso si tienen los mismos quarks, ya que tiene espines alineados de quarks. Entonces parece que aquí la energía de enlace disminuye si los espines están alineados (mayor masa -> menor energía de enlace).
Otro hecho en este sentido es que en la fórmula de Weizsäcker el término de emparejamiento hace que la energía de enlace del núcleo aumente si los espines están emparejados (es decir, opuestos). (aquí la fuerza fuerte es nuevamente residual como en el deuterio)
Entonces, ¿cómo son estos dos consistentes? ¿La fuerza fuerte aumenta con giros alineados?
Primero, para obtener un estado ligado, debe tener un potencial que sea más fuerte que la energía cinética de los nucleones, y para tener eso necesita:
los dos nucleones no se repelen en cuanto a la carga, en comparación con la interacción del nucleon, la fuerza de Coulomb no es fuerte, pero vale la pena considerarla
los dos nucleones alineados en espín dan una unión adicional
Dos nucleones en un estado de momento angular orbital cero, que es el estado de energía más bajo, solo pueden alinear sus espines si están antialineados en isospín (exclusión de Pauli). Creo que aquí es donde te estás confundiendo. Este es el estado de energía más bajo que le da un estado ligado.
Pero esto se llama un estado S, un estado de momento angular orbital cero. La alineación en el giro les da una energía de enlace adicional, por lo que la fuerza fuerte en sí misma no aumenta con el giro alineado, pero el giro alineado en sí les dará energía de enlace adicional.
Sin esta energía de unión adicional (que no es una fuerza extrafuerte), no podrían unirse. La alineación en el espín les da una energía de enlace adicional, debido al producto escalar en el espín en la interacción NN.
Esta es la razón por la cual un protón y un neutrón son de isospin opuesto y pueden alinearse en espín y eso les da una energía extra (no una fuerza fuerte) para crear un estado ligado.
Creo que lo que te confunde es que crees que los dos núcleos solo están unidos por la fuerza fuerte. Pero su estado ligado consta de múltiples fuerzas, como la fuerza EM, la fuerza fuerte, la fuerza fuerte residual, es decir, la fuerza nuclear, la gravedad (ni siquiera es medible) y el espín, y el isospín (estos dos no son fuerzas, sino la fuerza de Pauli). principio de exclusión).
Y tienes que aprender que la fuerza fuerte está mediada por gluones. Los gluones interactúan entre sí para formar un tubo de flujo. Cuando dos quarks están separados por la distancia, la fuerza fuerte permanece fuerte, hasta que la energía es lo suficientemente alta como para crear más quarks. Cuando los quarks están demasiado cerca, la fuerza fuerte no es tan fuerte.
La fuerza fuerte atrae a los quarks, pero también se debilita a medida que los quarks se acercan (es decir, actúa como un resorte), en un fenómeno conocido como "libertad asintótica".
Por favor vea aquí:
Una pregunta sobre el deuterio es el estado de isospín. es singlete:
o es triplete:
Bueno, si fuera un triplete, esperaríamos que los otros estados de isospín del triplete estuvieran unidos:
(a través de los primeros puede haber problemas de Coulomb). De cualquier manera, no existen, por lo que el estado de isospin es un singlete antisimétrico.
La función de onda total es un producto del espacio, el espín y el isospín:
Con la parte espacial en un estado S simétrico, necesitamos que el estado de giro sea simétrico para que la función de onda general sea antisimétrica (principio de exclusión de Pauli), y eso tiene que ser .
Una inmersión profunda en los potenciales nucleón-nucleón lo lleva al potencial Argonne V18: https://journals.aps.org/prc/pdf/10.1103/PhysRevC.51.38
Árpád Szendrei