Можно ли синтезировать нейтроны исключительно из протонов и электронов?
Примечание: я ищу реакции, которые не требуют нейтрино или каких-либо частиц, кроме протонов и/или электронов в качестве реагентов.
Да, они могут быть. Производство нейтронов путем глубоконеупругого рассеяния электронов на протонах изучалось в экспериментах HERA в 90-х годах. Нейтрино не нужно, по крайней мере, как одна из сталкивающихся частиц. Вот несколько ссылок:
«Свободные» электроны и протоны могут объединяться, образуя нейтроны (и электронные нейтрино) посредством слабых взаимодействий. Этот процесс обычно был бы энергетически невыгодным в ситуациях с низкой плотностью, потому что масса покоя нейтрона примерно на 1,29 МэВ выше, чем объединенные энергии массы покоя протона и электрона.
Эта реакция между свободными протонами и электронами может происходить в нейтронных звездах. Причина в том, что вырождение Фермиона увеличивает энергии электронов и протонов, так что их сумма может равняться или превышать энергию Ферми нейтронов.
Но есть загвоздка. Оказывается, если все реагенты находятся при своих энергиях Ферми, то одновременное сохранение импульса становится невозможным. См. Что позволяет модифицированному процессу Urca работать при более низкой плотности, чем прямой Urca при охлаждении нейтронной звезды?
Чтобы обойти это, требуются частицы-свидетели (обычно больше нейтронов), и поэтому это будет считаться дополнительным реагентом.
Прямой процесс может происходить при очень высоких температурах внутри коллапсирующих ядер сверхновых, где нейтроны и протоны еще не полностью выродились, и является жизненно важным процессом охлаждения (поскольку образовавшиеся нейтрино могут улетучиваться).
Нейтроны можно синтезировать исключительно из протонов и электронов в лаборатории! см., например , http://www.santilli-foundation.org/docs/confirmation-neutron-genesis-2017.pdf
При захвате электрона внутренний атомный электрон и протон вместе образуют нейтрон и электронное нейтрино, однако я не уверен, что это то, что вы ищете.
Источник:
Учебник по физике Янга и Фридмана Электронный захват Статья в Википедии `
Любопытный
рмхлео
Анна В