Почему динейтрон и дипротон не связаны?

Отличный вопрос!

Я бы ответил, что для того, чтобы получить связанное состояние, нам нужен потенциал, более глубокий, чем кинетическая энергия двух частиц. У нас больше шансов получить потенциал нужной глубины для связывания двух нуклонов, если:

(1) Они не отталкивают заряд. По сравнению с взаимодействием нуклонов кулоновская сила не так велика, но ее все же стоит учитывать. Это делает два протона немного менее привлекательными в качестве связанной системы.

(2) Два нуклона, выровненные по спину, дают некоторую дополнительную связь. Это свойство ядерной силы, в котором есть термин

${S}_{12}(\hat{r},\hat{r}) = (\sigma_{1}\cdot\hat{r})(\sigma_{2}\cdot\hat{r})-3(\sigma_{1}\cdot\sigma_{2})$.

Два нуклона в состоянии с нулевым орбитальным угловым моментом (состояние с наименьшей энергией) могут выровняться по спину только в том случае, если они выровнены против изоспина, за исключением Паули.

Второй момент является наиболее важным: нуклоны, антиориентированные по изоспину, могут быть выровнены по спину в состоянии с нулевым орбитальным угловым моментом (S-состояние) по Паули. Это выравнивание спинов дает им дополнительное связывание, необходимое для формирования связанного состояния, из-за точечного произведения спина в NN-взаимодействии, как в термине, который я упомянул. Протон и нейтрон выровнены по изоспину. Это означает, что они могут выравниваться по вращению в S-состоянии, что дает им «дополнительный» бит энергии связи и позволяет им оставаться связанными.

Нуклон-нуклонное взаимодействие имеет небольшой радиус действия, примерно 1 фм. Следовательно, если бы существовал связанный динейтрон, нейтроны должны были бы быть ограничены пространством примерно такого размера. Тогда принцип неопределенности Гейзенберга диктует минимальную неопределенность их импульса. Это количество импульса находится на грани того, с чем, как предполагают теоретические расчеты, может успешно бороться сильное ядерное взаимодействие. Эксперименты 2012 года свидетельствуют о том, что динейтрон может быть слабо связан или что это может быть резонансное состояние, достаточно близкое к связанному, чтобы создать такие же сильные корреляции в детекторе, какие вы получили бы от динейтрона. Итак, оказывается, что сильное ядерное взаимодействие недостаточно велико, но это не ясно даже экспериментально.

Если динейтрон не связан, дипротон гарантированно не связан. Ядерное взаимодействие такое же, как и в динейтроне, по изоспиновой симметрии, но кроме того имеется электрическое отталкивание.