¿Los neutrones en un núcleo atómico ejercen una fuerza fuerte entre sí?

Sí, los neutrones están influenciados por la fuerza nuclear fuerte dentro de los núcleos. Si no lo hicieran, ¿cómo podrían estar unidos en núcleos?

Los núcleos no pueden construirse únicamente con neutrones porque se descompondrían a través de interacciones débiles en protones. Solo cuando la desintegración débil es inhibida por la presencia de protones que ya ocupan los estados de energía bajos en los que los neutrones podrían potencialmente decaer (los protones son fermiones y dos fermiones idénticos no pueden ocupar el mismo estado cuántico), se puede alcanzar la estabilidad. .

La descripción de la interacción neutrón-neutrón a baja energía se puede resumir utilizando una longitud de dispersión . La relación entre la longitud de dispersión, el cambio de fase de la mecánica cuántica entre los dispersores y el "tamaño aparente" de un objeto requiere una reflexión cuidadosa sobre la mecánica cuántica. Sin embargo, para nuestros propósitos aquí, podemos decir que una gran longitud de dispersión corresponde a una fuerte interacción.

De acuerdo con una presentación que parece plausible , algunos valores recientes para las longitudes de dispersión nucleón-nucleón$a$y rangos efectivos de interacción$r$son

$$\begin{array}{ccc} NN & a\,\mathrm{ (fm)} & r \,\mathrm{ (fm)} \\ \hline nn & -18.9 \pm 0.4 & 2.75 \pm 0.11 \\ np & -23.740 \pm 0.020 & 2.77 \pm 0.05 \\ pp & -17.3 \pm 0.4 & 2.85 \pm 0.04 \end{array}$$ A partir de esto, puede ver que la interacción neutrón-neutrón es ligeramente más fuerte que la interacción protón-protón. A partir de las incertidumbres, también puede ver que los neutrones son más resbaladizos para trabajar que los protones. (El $np$los datos son en su mayoría de deuterio.)

Desde la perspectiva de la fuerza fuerte, el protón y el neutrón son la misma partícula : el nucleón. Si el di-neutrón fuera estable, también esperaríamos encontrar di-protones estables y una excitación de espín cero ligada en el deuterio ; ninguno de esos objetos existe en la naturaleza, pero eso no es evidencia en contra de la fuerte interacción protón-protón.

En núcleos más pesados, un buen modelo manual es que todos los nucleones están emparejados, de la misma manera que los electrones se emparejan en los orbitales atómicos. En núcleos "impares" como el de potasio-40 (19 protones, 21 neutrones), el último par está mezclado,$np$. Al núcleo no le gusta esto, y el par mixto beta se desintegra a$pp$(calcio-40, 90% de las caries) o$nn$(argón-40 10% de las desintegraciones) con una probabilidad comparable. Eso sugiere que la interacción neutrón-neutrón, como todas las interacciones nucleón-nucleón, puede ser atractiva o repulsiva según las circunstancias; en el sistema mass-40 aparentemente$np$es menos atractivo que$nn$.

Existe tal elemento teórico con número atómico cero.

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

¿Los neutrones en un núcleo atómico ejercen una fuerza fuerte entre sí?

No. No hay núcleos que consten únicamente de neutrones. Necesita protones para "pegar" los neutrones, y necesita neutrones para "pegar" los protones. Echa un vistazo a la relación neutrón/protón . NB: hay cierta ambigüedad sobre la fuerza fuerte, consulte el artículo de interacción fuerte de Wikipedia . Tiendo a pensar en la fuerza fuerte como la fuerza entre los quarks de un neutrón o un protón, mientras que la fuerza fuerte residual es la fuerza entre los protones y los neutrones. Esto también se llama la fuerza nuclear.

Si es así, ¿por qué nunca vemos grupos de neutrones ensamblados en "átomos" sin protones? ¿O los neutrones se repelen mutuamente por la fuerza fuerte?

No creo que se repelan tanto como que no se sientan atraídos. Echa un vistazo a cosas como el dineutrón y el trineutrón en Wikipedia.

"El dineutrón, que contiene dos neutrones, fue observado sin ambigüedades en la desintegración del berilio-16 en 2012 por investigadores de la Universidad Estatal de Michigan. [6] [7] No es una partícula unida, pero se ha propuesto como una estado producido por reacciones nucleares que involucran tritio..."

"No se ha detectado un estado de trineutrones que consta de tres neutrones unidos, y no se espera que exista ni siquiera por un corto tiempo".

Piense en un núcleo como algo parecido a bolas y bolas magnéticas . Las bolas no son magnéticas.