Entiendo que dos protones se repelerían debido a que ambos tienen carga positiva, sin embargo, ¿no actuaría la fuerza fuerte sobre los dos protones juntándolos? ¿Significaría esto que en este caso la fuerza electromagnética de repulsión es mayor que la fuerza fuerte? Si es así, ¿por qué? Si no, ¿por qué se repelerían?
La repulsión electromagnética entre dos protones es una fuerza de largo alcance, dependiendo de , dónde es la separación de los dos protones. La repulsión electromagnética entre dos protones no es la razón por la que no se pegan; si se fuerzan a unirse (o pueden hacer un túnel a través de la barrera de Coulomb), entonces las fuerzas nucleares fuertes de corto alcance son mucho más fuertes que la fuerza electromagnética sobre las separaciones. , sin embargo, son incapaces de formar un estado ligado que consta de dos protones.
La razón de esto es que aunque la interacción nuclear es simétrica al isospin de los nucleones (es decir, a primer orden no depende de si los nucleones son protones o neutrones) sí depende de los espines de las dos partículas. La naturaleza atractiva de la fuerza solo es lo suficientemente fuerte para unir los dos nucleones si tienen espines alineados (como en el estado de unión del deuterón que tiene un neutrón y un protón con espines alineados y momento angular total 1). Sin embargo, si los dos nucleones fueran idénticos, es decir, una interacción p+po n+n, entonces el principio de exclusión de Pauli prohibiría un estado ligado con espines alineados.
Las razones más profundas detrás de esta dependencia del giro necesitarán una respuesta de alguien con una comprensión mucho mejor de estos problemas.
Sí, un protón y un neutrón se mantienen unidos, pero dos del mismo tipo no. No obtienes bolas de neutrones incluso con solo la fuerza interneucleónica y sin repulsión eléctrica.
Pregunté al respecto hace algunos años en un foro en línea de física, mucho antes de StackExchange. Terminé obteniendo un libro de texto y finalmente aprendiendo que "la fuerza es en gran medida insensible a las especies (ya sean protones o neutrones), pero depende en gran medida del espín".
Obtuve dos respuestas diferentes sobre si el diprotón existe como un estado límite (fugaz).
La respuesta, en relación con las especies y las combinaciones de espín de los neucleones, tiene que ver con "estado singlete vs estado triplete". Esa es una frase lo suficientemente única como para que pueda buscarla (por ejemplo, notas de clase ... Por lo tanto, la fuerza es atractiva para los singletes de isospin (T = 0) y repulsiva para los tripletes de isospin (T = 1). ; más clase notas en un bonito PDF con ilustraciones.
En pocas palabras: la fuerza del interneucleón no es tan simple como lo que piensas con la gravedad, la electricidad o el magnetismo, pero con una caída más rápida. Tiene un comportamiento complejo que involucra cómo se estacionan las partículas y qué hacen sus vecinos.
una mente curiosa
ryan unger
ProfRob