Что такое поляризуемость нейтрона?

На уровне школьного учебника известно, что атомы поляризуемы , то есть они становятся электрическими диполями в электрических полях из-за деформации волновой функции (функций) электрона. По своей сути это связано с тем, что атом представляет собой составной объект, имеющий пространственную протяженность. Можно получить грубые формулы для поляризуемости атомов.

Нейтроны и протоны, будучи барионами , также являются составными объектами, имеющими пространственную протяженность (радиус вокруг 1 фм ). Таким образом, они должны быть поляризуемыми. Какова поляризуемость этих объектов? Соответствует ли это грубым моделям?

Быстрый поиск выдает такие результаты для поляризуемости нейтрона , которые ссылаются на экспериментальное значение 9 × 10 4 фм 3 (в единицах СГС), но был бы признателен за более полный обзор с описанием того, как выполнить грубый расчет.

Нейтрон имеет спин 1/2, поэтому да, он может быть поляризован. Полезно, например, для дифракции нейтронов магнитных материалов.
@JonCuster Я говорю об электрической поляризуемости, а не о магнитной.
Связывание прочное, так что многого ожидать не приходится: по сравнению с ним электромагнетизм настолько слаб.

Ответы (1)

«Грубая модель», на которую вы ссылаетесь, по сути, является анализом измерений. Он утверждает, что поляризуемость α должен более-менее подчиняться

α 4 π ϵ 0 а 3
где а , который должен иметь единицы длины, является единственной шкалой длины, доступной в задаче: радиус или диаметр распределения заряда атома. Для водорода мы имеем «объем Бора». 4 π 3 а 0 3 1 2 Å 3 и, экспериментально, α / 4 π ϵ 0 2 3 Å 3 . Более крупные атомы также имеют тенденцию быть более поляризуемыми, чем более мелкие атомы.

Если бы мы предположили, что аналогично нормированная поляризуемость нейтрона сравнима с объемом нейтрона, мы были бы немного шокированы: объем нейтрона равен 4 π 3 ( 1 ф м ) 3 но было измерено , что его поляризуемость примерно в тысячу раз меньше, 10 3 ф м 3 .

Но нейтрон тоже не очень похож на нейтральный атом. Атом имеет точечный положительный заряд в центре, а большая часть его (центрального) объема имеет примерно равномерный отрицательный заряд. Нейтрон, по-видимому, имеет отрицательное ядро, положительную оболочку и отрицательное гало. Возможно, это многокомпонентное распределение заряда позволяет своего рода экранированию Шиффа уменьшить кажущийся дипольный эффект? Или, возможно, если ваша модель распределения заряда внутри нейтрона состоит в том, что он проводит некоторую часть своего времени как виртуальный протон или дельта, вращающийся вокруг виртуального пиона, сильное взаимодействие между этими компонентами настолько «жесткое», что электрическое поле просто не сильно мешает?

Ссылка , которую вы нашли в своем вопросе, - это отчет 2009 года о расчете КХД на решетке, в котором поляризуемость нейтрона ошибочна в три раза. Если восемь лет назад это было в порядке вещей, то, вероятно, было бы справедливо жаловаться на то, что «грубые расчеты» поляризуемости нейтронов — лучшее, что кто-либо может сделать прямо сейчас.