Если на нейтроны не действует электромагнитная сила, что заставляет их отскакивать от материи?

Скажем, нейтрон направляется к горе, что может заставить его отскочить от указанного слияния материи? Электромагнетизм исключен, гравитация слишком слаба, (если я не ошибаюсь) сильное ядерное взаимодействие - это клей, а не отталкивание, и [хотя я, по общему признанию, вообще не понимаю эту силу], судя по тому, что я читал, электрослабое сила не должна играть роль ... Я предполагаю, что у меня просто неправильное понимание электрослабого взаимодействия, поэтому было бы очень признательно, если бы вы могли описать, как слабое взаимодействие заставляет нейтроны отскакивать от материи, или объяснить, что на самом деле происходит. работать здесь. Заранее спасибо.

Ответы (3)

На самом деле на нейтроны действуют электромагнитные силы. Конкретно по «магнитной» части — они электрически нейтральны, но обладают значительным магнитным дипольным моментом. Поэтому они рассеиваются магнитными полями внутри материала и особенно от ядер. Это используется в качестве инструмента для понимания материалов в экспериментах по рассеянию нейтронов (1) .

Тем не менее, нейтроны также могут рассеиваться на ядрах из-за (остаточного) сильного взаимодействия. Сначала не очевидно, какой из этих процессов будет преобладать, поскольку ядерная сила по своей природе намного сильнее, чем магнитное рассеяние, но проявляется только на очень малых расстояниях. Оказывается, что при относительно низких энергиях оба являются сравнимыми источниками рассеяния от большинства атомов (2) , поэтому, по крайней мере, если вы представляете себе относительно медленный пучок нейтронов, он будет рассеян как остаточными сильными взаимодействиями, так и магнитными взаимодействиями.

Это было бы полнее, если бы речь шла о «контактной» реакции с ядрами, которая составляет большую часть сечения рассеяния нейтронов при низких энергиях.
@dmckee Я не совсем уверен, что вы имеете в виду (только то, что ядро ​​рассматривается как дельта-потенциал?), поэтому я сделал это вики, если вы или кто-то еще хотите что-то сказать по этому поводу.
(Остаточное) сильное взаимодействие между нейтронами и ядрами составляет большую часть полного поперечного сечения при некоторых энергиях (больше, чем общий вклад ЭМ), так что вы на самом деле не ответили на вопрос («Почему нейтроны отскакивают от материи?»), пока вы не решите это.
@dmckee Это интересно, спасибо за подсказку. Приветствую мысли и дополнения.
Когда вы говорите, что нейтрон электрически нейтрален , разве это не справедливо только в макроскопическом масштабе (относительно размера нейтрона)?
@danielAzuelos- за пределами определенной энергетической шкалы нужно рассматривать нейтрон не как отдельный объект, а учитывать рассеяние отдельных заряженных партонов. Но я думаю, что обычно это означает, что понятие «нейтрон» как отдельная частица вообще применимо только до этой энергетической шкалы.

Помните, что нейтрон не является фундаментальной частицей, а скорее состоит из глюонов и кварков. Это означает, что он не будет упруго взаимодействовать с другими (фундаментальными) частицами. Это особенно более заметно при низких энергиях или больших масштабах. Другими словами, по мере приближения к заряженным (анти)лептонам (электрону, мюону, тау) и калибровочным бозонам (W и Z), с одной стороны, или к незаряженным лептонам (нейтрино) и фотонам, с другой, он будет виден наблюдателю. падающая фундаментальная частица как пакет составляющих частиц. Среди заряженных падающих частиц у вас все еще есть электромагнитное взаимодействие, в то время как среди незаряженных падающих частиц у вас будет слабое взаимодействие. Другой сценарий был бы, когда вы сталкиваетесь с нейтронами с другими нефундаментальными частицами, а именно (адроны и мезоны), и в этом случае у вас будут сильные взаимодействия между составляющими частицами среди сталкивающихся сторон. Таким образом, у вас будут только неупругие столкновения между нейтронами и любой другой частицей (фундаментальной или нет), и взаимодействия между ними не обязательно должны быть всегда электромагнитными, как упоминалось выше.

Почти упругое рассеяние нейтронов является основным инструментом физики твердого тела.

Сильное взаимодействие с другими атомными ядрами, особенно «тяжелыми» типа свинца, урана.

При сохранении энергии и импульса «упругое» рассеяние.

Если они нарушают структуру ядра — помните, что ядро ​​квантовано и имеет уровни энергии — происходит передача энергии и импульса, следовательно, «неупругое» рассеяние.

Изучение и контроль ядерного деления были ранним триумфом - проект Ферми - U238 был нестабильным ядром, расщепленным энергичными нейтронами, управление осуществлялось путем подъема или опускания графитовых (C12) стержней, что снижало энергию нейтронов ниже порога деления.

Энрико Ферми и Лео Сцилард создали первую искусственную самоподдерживающуюся цепную ядерную реакцию, названную Chicago Pile-1 (CP-1), на корте для ракеток под трибунами Stagg Field в Чикагском университете 2 декабря 1942 года. Эксперименты Ферми в Чикагском университете были частью Металлургической лаборатории Артура Х. Комптона, частью Манхэттенского проекта; Позже лаборатория была перенесена за пределы Чикаго, переименована в Аргоннскую национальную лабораторию, и ей было поручено проводить исследования по использованию ядерного деления для получения ядерной энергии.