Könnte ein Λ oder Σ Baryon in einem Kern stabil sein?
Ein übliches "Cartoon-Modell" eines Kerns besteht darin, dass es einen Satz gebundener Energieniveaus für die Protonen und einen ähnlichen Satz gebundener Energieniveaus für die Neutronen gibt. Die Existenz dieser Energieniveaus erklärt, warum gebundene Neutronen stabil sind, obwohl freie Neutronen zerfallen. Wenn der Zerfall erfordern würde, dass das neue Proton ein Energieniveau einnimmt, das um mehr als 0,78 MeV höher ist als das Energieniveau des ursprünglichen Protons, dann ist es energetisch günstig für das Neutron, ein Neutron zu bleiben.
Aber es gibt noch andere Baryonen da draußen. Betrachten Sie zum Beispiel$\Lambda^0$ Baryon, der normalerweise über zerfällt $$ \Lambda^0 \to p^+ + \pi^- \qquad \text{or} \qquad \Lambda^0 \to n + \pi^0 $$Dies würde normalerweise etwa 37 MeV Energie bzw. 42 MeV Energie freisetzen. Also wenn a$\Lambda^0$ befand sich in einem schweren Kern, so dass die niedrigsten unbesetzten Protonen- und Neutronenspiegel über 40 MeV über den niedrigsten unbesetzten lagen $\Lambda^0$Niveau, wäre es stabil? Wenn nicht, warum nicht? In der Größenordnung sind 40 MeV im Vergleich zu den Bindungsenergien in schweren Kernen nicht allzu groß.
Ich habe das Gefühl, dass mir hier etwas fehlt, und mein Verständnis der Kernphysik ist nicht besonders tief. Sie können also gerne meinen Rahmen in dieser Frage herausfordern.
Antworten
Eigentlich keine Antwort, aber ich würde die Gelegenheit nutzen, die richtigen Zahlen nebeneinander zu stellen, da ich glaube, dass die in der Frage angegebenen Zahlen irreführend sein könnten.
Die grundlegende Massendifferenz, mit der man sich auseinandersetzen muss, ist die aktuelle Massendifferenz zwischen seltsamen und nicht seltsamen Quarks. $$ m_s-m_d\approx 90MeV, $$wo ich das d gewählt habe, um die höhere Masse unter leichten Quarks und die gleiche elektrische Ladung zu haben. Hinweis: Ich habe die größere Quark-Massendifferenz ignoriert, die jedoch die starken Wechselwirkungen mit sich bringt, und die tatsächlichen Massendifferenzen der relevanten Baryonen im selben Oktett, wiederum mit derselben Ladung.$$ m_\Lambda-m_n\approx 1116-938\approx 178MeV. $$Der Punkt ist, dass Sie mysteriöse gelungene starke Kräfte im nuklearen Medium, die die Masse des gebundenen "Λ" usw. verändern würden, so weit wie möglich berücksichtigen möchten, um die Bindung zu begünstigen. Aber es gibt nichts , was möglicherweise die Masse des seltsamen Quarks beeinflussen könnte, der von den "Göttern" der SM Yukawa-Kupplung festgelegt wird. Letztendlich ist dies s muss Quark stabilisierte ich gegen schwachen Zerfall zu u und irgendwie seinen> 90MeV Vorteil durch Ihr Kernmedium neutralisiert.
Der Handel mit Ihrem spekulierten seltsamen Baryon am unteren Ende des Kernpotentials gegen einen nicht seltsamen am oberen Ende würde immer noch eine unabdingbare / unüberwindbare Injektion von 90 MeV Energie in einen Erdrutsch im Kern erfordern, um seine Stabilität und Integrität zu bewahren. Aber ... wenn man nur die überschüssige kinetische Energie in hadronisch schwachen Zerfällen berücksichtigt und das Pion mit viel Energie ignoriert , ergibt sich ein völlig unrealistischer Energie-Nachteil / Nachteil! Das Bogey, mit dem man sich in 90MeV auseinandersetzen muss.
Tatsächlich fragen Sie, ob ein gebundenes p auf einem hohen Niveau des Potentials seine Identität (inverser Zerfall) in eine Λ-Anpassung am unteren Ende des Potentials ändern kann, wobei die Pegeldifferenz mehr als 90 MeV (plus die kleine Energie von) liefert das$e\bar\nu$für die Welt freigegeben). Ich bin schwach in der Kernphysik, daher würde ich nicht sagen, wie problematisch dies ist ... Mein ursprünglicher Kommentar beinhaltete, wie unwahrscheinlich es wäre, dass ein "Λ" von einem Kern eingefangen wird, wie ein Neutron eingefangen würde die rohe kleine Bindungsenergie pro Nukleon , kleiner als 9 MeV. Es ist denkbar, dass eine ausgefeilte Kernphysik über meine Tiefe hinaus die Erfassung ermöglichen könnte, aber Experten sollten zuerst überzeugt werden.
Natürlich haben die Leute über Strangelets spekuliert , Stücke von "seltsamen Neutronensternen", hypothetische Nuklearmedien, in denen der Unterschied zwischen s und d den Ausschlussdruck von Pauli signifikant genug verringert, um einen schwachen Zerfall zu verhindern und zu einer stabilen Bindung zu führen (vgl. Freedman und McLerran, "Quark Star Phänomenology", PhysRev D17 (1978) 1109); Aber neuartige nukleare Medien oder Hadronen scheinen nicht das zu sein, wonach Sie hier suchen ...