¿Puede existir el neutronio (como en el exótico átomo de -onio compuesto de nn¯nn¯n\bar n y no del tipo de materia degenerada)?

En primer lugar, me gustaría decir que sí, sé qué es la materia degenerada de neutrones, también conocida como neutronio, y cómo es probable que lo que hay dentro comience con los neutrones, esto no es de lo que se trata. Me refiero a un átomo de -onio formado por un neutrón y un antineutrón, o neutr-onio.

Hemos producido positronio ( mi + mi ) y pionio ( π + π ) ambos de los cuales son átomos exóticos compuestos de una partícula y su antipartícula y han predicho muonio verdadero ( m + m ) y protonio ( pag pag ¯ ). Pero que pasa norte norte ¯ o usando la nomenclatura IUPAC de neutronio (o tal vez el neutronio verdadero considerado cómo se trató la colisión del espacio de nombres entre el muonio y el muonio verdadero). ¿Es un posible estado ligado? Inicialmente, parece que no, ya que necesita algo de fuerza para unirlos y tanto el neutrón como el antineutrón son neutrales, por lo que, a menos que uno esté dispuesto a aceptar una órbita binaria increíblemente lenta mediada por la gravedad como estado abundante, la respuesta parece no. Pero los neutrones no son partículas verdaderamente neutras, sino partículas compuestas, lo que nos da algunas opciones. Así que yendo por las fuerzas

  1. La gravedad, ya anotada y probablemente insignificante a esta escala,

  2. Electromagnetismo

    2a. Campos magnéticos. los neutrones tienen un momento magnético, lo que significa que tanto el neutrón como el antineutrón giran de la misma manera que deberían generar momentos dipolares opuestos que deberían generar una fuerza de atracción ya que cada polo ve un polo opuesto cuya atracción solo se cancela en su mayoría por el mismo polo ligeramente más lejano.

    2b. Campos eléctricos. No estoy seguro, tal vez podría haber polarización del vacío cercano y de las posiciones de los tres quarks dentro de cada neutrón, pero no estoy completamente seguro.

  3. Fuerza débil. Las interacciones de Yukawa que involucran a los bosones W y Z pueden generar cierta fuerza, pero a menos que la distancia entre los dos sea muy pequeña, probablemente sea insignificante.

  4. Fuerza potente. El grande y del que no tengo mucha idea. Ya se espera que el protonio interactúe principalmente a través de la fuerza fuerte, por lo que tiene sentido suponer que sería lo mismo para el neutronio. Ni siquiera debería diferir mucho de la interacción normal neutrón-neutrón, excepto que si un neutrón envía un mesón portador cargado, el otro neutrón recibiría su carga conjugada en su lugar, porque el otro neutrón es en realidad un antineutrón.

Todo lo anterior me lleva a pensar que el neutronio( norte norte ¯ ) podría ser posible, pero no tengo idea de si realmente lo es, por eso hago esta pregunta. Entonces, ¿es posible el neutronio y, de ser así, podemos predecir cualquiera de sus propiedades, incluso aproximadamente? Además, agradecería cualquier enlace a artículos que se centren adecuadamente en el neutronio, mi propia investigación solo encontró que se menciona como algo que posiblemente podría mezclar estados con protonio, siempre como una nota al margen en el mejor de los casos, pero es posible que me haya perdido algo.

Buena pregunta. Aunque el deuterón es estable, no está fuertemente ligado y la distancia media entre el protón y el neutrón es relativamente grande. Pero no sé cómo se traduce eso en un enlace neutrón - antineutrón. Por cierto, el helio antiprotónico tiene una vida media de decenas de microsegundos, que es relativamente larga, en comparación con el positronio.

Respuestas (1)

De wikipedia :

Protonio (símbolo: Pn), también conocido como hidrógeno antiprotónico

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El protonio tiene una vida media de aproximadamente 1,0 μs

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A diferencia del átomo de hidrógeno , en el que las interacciones dominantes se deben a la atracción de Coulomb del electrón y el protón, los constituyentes del protonio interactúan predominantemente a través de la interacción fuerte. Por lo tanto, las interacciones multipartículas que involucran mesones en estados intermedios pueden ser importantes. Por lo tanto, la producción y el estudio del protonio también serían de interés para la comprensión de las fuerzas internucleónicas.

Para empezar, el átomo de hidrógeno es la solución mecánica cuántica mejor estudiada del potencial de Coulomb, es decir, la interacción electromagnética. Sustituyendo una partícula cargada negativamente más pesada en el potencial, da soluciones para los orbitales que tienen un radio pequeño, debido al exceso de masa. En el caso del muonio, los orbitales aún están lejos del protón. En el caso del protonio, sus orbitales se superponen con los orbitales del protón, por lo tanto, "predominantemente a través de la interacción fuerte".

Ahora, un estado ligado de neutrón antineutrón, no debe llamarse con terminación "onio", porque no tiene una solución de tipo hidrógeno para los orbitales, ya que no hay un potencial de 1/r coulomb. Los efectos electromagnéticos que está discutiendo ya son muy débiles, ya que son efectos de segundo orden, y la constante de acoplamiento de 1/137 haría que cualquier efecto fuera una estructura fina para la estructura que impondrá la interacción fuerte en antineutrón-neutrón.

Encontré este documento ( enlace a la versión Arxiv ) que analiza la dispersión de antineutrón-neutrón que podría interesarle. Si se pudiera diseñar un buen experimento de antineutrones en protones a baja energía, su "neutronio" aparecería como una resonancia a muy baja energía en la sección transversal de dispersión.

Si no es un -onium, ¿cómo se llamaría? ¿O se trata de un caso de que el término aún no se ha inventado?
Creo que si se ve experimentalmente adquirirá un nombre apropiado, en la familia de las resonancias hadrónicas.