Может ли ядро ​​(состоящее из нейтронов) существовать без ЭМ поля?

Ближе всего к чистой нейтронной материи вы когда-либо подошли в природе к ядерной материи в нейтронных звездах, но она тоже не чистая, насыщенная протонами и электронами. Нейтроны на 1,4 МэВ тяжелее протонов и склонны к бета-распаду.$pe\bar{\nu }$, если только не стабилизировано принципом исключения и обилием протонов, электронов или антинейтрино поблизости. Если бы не кулоновское отталкивание протонов, в обычном ядерном веществе протонов было бы больше, чем более тяжелых нейтронов!

Давайте сосредоточимся на ядерной материи. Напомним, что в невзаимодействующем ферми-газе все импульсные состояния ниже сферической поверхности Ферми радиуса${{p}_{F}}$заполнены. Условие полной электрической нейтральности$p_{p}^{3}=p_{e}^{3}$, исходя из объема внутри сферы Ферми. При нулевой температуре мы можем отождествить химический потенциал с соответствующей энергией,$\mu ={{E}_{F}}=\sqrt{p_{F}^{2}+{{m}^{2}}}$. Условие химического равновесия${{\mu }_{n}}={{\mu }_{p}}+{{\mu }_{e}}+{{\mu }_{{\bar{\nu }}}}$. Взаимодействия взбалтывают поверхность Ферми, но на самом деле существенно не изменяют равновесие. Поскольку ядерные силы не зависят от заряда, они не искажают разницу${{\mu }_{n}}-{{\mu }_{p}}$.

Когда формируется нейтронная звезда, большинство протонов подвергается обратному бета-распаду, и можно с уверенностью предположить, что нейтрино улетучиваются.${{\mu }_{{\bar{\nu }}}}=-{{\mu }_{\nu }}=0$. Теперь у нас есть достаточно условий, чтобы определить пропорции нейтронов, протонов и электронов при любой заданной плотности.

Химический потенциал нейтрино более актуален с космологической точки зрения. Если бы Бог поручил сотворить вселенную своему самому некомпетентному архангелу-стажеру, который затем добавил в смесь слишком много антинейтрино, у вас вполне могло бы быть ничего, кроме чистой нейтронной материи, и вас бы здесь не было, чтобы спрашивать об этом. (Хммм... нейтроны вместо нейронов... даже хуже, чем камни в голове.)

При плотностях, значительно превышающих ожидаемую в нейтронных звездах, нуклоны будут перекрываться, так что правильнее было бы думать с точки зрения кварковой материи, состоящей из u- и d -кварков трех цветов. Условия становятся${{\mu }_{d}}={{\mu }_{u}}+{{\mu }_{e}}+{{\mu }_{{\bar{\nu }}}}$и$-p_{e}^{3}+\tfrac{2}{3}(3)p_{u}^{3}-\tfrac{1}{3}(3)p_{d}^{3}=0$.

Известно, что двухнейтронное состояние (динейтрон ) является несвязанным . Насколько мне известно, для тринейтронного, квадронейтронного и т. д. точных расчетов не проводилось, но ожидается, что они также будут несвязанными.

В паре комментариев упоминается нейтроний, но я не уверен, что это считается связанным состоянием. Мы ожидаем, что она будет существовать только там, где гравитационные силы удерживают нейтроны вместе.