Welche Farbe hätte Neutronium? [Duplikat]
Alles, was wir über Farbe in Bezug auf Materie lernen, basiert auf "normaler" Materie, die Elektronen umgibt. Die Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung wird durch Elektronen erklärt, die zwischen Quantenniveaus übergehen, wobei unterschiedliche Farben durch die Energiedifferenz zwischen Übergängen verursacht werden.
In diesem Gedankenexperiment habe ich ein Stück Neutronium bei Raumtemperatur. Welche Farbe hätte es, da es keine Elektronen gibt, die mit Licht irgendeiner Wellenlänge interagieren könnten? (Sie müssen die Messung schnell in wenigen Attosekunden durchführen, bevor sie explodiert.)
Ich kann nur drei Vermutungen anstellen, aber ich kann mir keine Möglichkeit vorstellen, zu entscheiden, welche am wenigsten unwahrscheinlich ist.
1 - Transparent.
2 - Perfekter Spiegel
3 - Perfekt schwarz.
Meine begrenzte Physik legt nahe, dass # 1 plausibel ist, da es keine Elektronen, keine Orbitale und daher keine Wechselwirkungen mit Licht gibt. Ein völlig unwissenschaftliches Bauchgefühl besagt jedoch, dass transparent lächerlich ist. Wie kann etwas mit solch einer wahnsinnigen Dichte keine Wechselwirkung mit Licht haben und so aussehen, als wäre es im Wesentlichen unsichtbar? Sicherlich muss es entweder das Licht perfekt reflektieren oder es perfekt absorbieren?
Andererseits würde es vielleicht das Neutronenmaterie-Äquivalent eines Absorptionsspektrums geben. Dass bei relativ niedrigen Photonenenergien (sichtbares Licht) Neutronium transparent wäre, aber bei dumm hohen Energien (kosmische Strahlen von Materie, die in schwarze Löcher fallen) Photonen absorbieren würde.
Es gibt keinen guten Grund zu fragen, nur intellektuelle Neugier. Ein mentaler Juckreiz, der gekratzt werden muss.
Antworten
Neutronen bestehen aus Quarks und Quarks haben elektrische Ladung und so würden Photonen eindeutig mit Neutronen interagieren. Licht interagiert mit allen geladenen Teilchen und nicht nur mit Elektronen. Neutronuim würde sich aufgrund seiner Natur wie ein schwarzer Körper verhalten und daher Licht in Form von Schwarzkörperstrahlung emittieren. Per Definition ist ein Schwarzkörper "schwarz" und Sie hätten wahrscheinlich Recht mit der Antwort "3. perfekt schwarz".
Hallo und willkommen in der Familie!
Aus Wikipedia:
Dineutron: Das Dineutron, das zwei Neutronen enthält, wurde 2012 beim Zerfall von Beryllium-16 eindeutig beobachtet. Es ist kein gebundenes Teilchen, sondern wurde als extrem kurzlebiger Resonanzzustand vorgeschlagen, der durch Kernreaktionen mit Tritium erzeugt wird. Es wurde vermutet, dass es bei Kernreaktionen, die von Helionen (Helium-3-Kerne, vollständig ionisiert) erzeugt werden, eine vorübergehende Existenz gibt, die zur Bildung eines Protons und eines Kerns mit der gleichen Ordnungszahl wie der Zielkern, aber einer um zwei Einheiten größeren Massenzahl führen . Die Dineutronenhypothese wurde lange Zeit in Kernreaktionen mit exotischen Kernen verwendet. Verschiedene Anwendungen des Dineutrons in Kernreaktionen finden sich in Übersichtsartikeln. Es wurde nachgewiesen, dass seine Existenz für die Kernstruktur exotischer Kerne relevant ist. Ein System, das nur aus zwei Neutronen besteht, ist nicht gebunden, obwohl die Anziehungskraft zwischen ihnen fast ausreicht, um sie dazu zu bringen. Dies hat einige Konsequenzen für die Nukleosynthese und die Häufigkeit der chemischen Elemente. Trineutron: Ein Trineutronenzustand, der aus drei gebundenen Neutronen besteht, wurde nicht nachgewiesen und es wird nicht erwartet, dass er auch nur für kurze Zeit existiert. Tetraneutron: Ein Tetraneutron ist ein hypothetisches Teilchen, das aus vier gebundenen Neutronen besteht. Berichte über seine Existenz wurden nicht repliziert.
Betrachten wir also nur das Dineutron. Ich kann keinen Grund erkennen, warum den Neutronen keine Orbitale zugeordnet sind, was durch die starke Kraft verursacht wird (dies ist die wichtigste). Angenommen, die Neutronen befinden sich in einem angeregten Zustand. Wenn sie in den Grundzustand zurückfallen, werden keine Photonen erzeugt, da die Kraft, die die Neutronen zusammenhält, die starke Kernkraft ist. Was gibt das System dann aus? Nicht virtuelle Gluonen. Und schon gar keine Photonen, also ist Neutronium dunkel.
Es wurde erstmals 1979 endgültig nachgewiesen, dass Gluonen existieren, obwohl die Theorie der starken Wechselwirkungen (bekannt als QCD) ihre Existenz früher vorhergesagt hatte. Gluonen wurden von den Strahlen hadronischer Partikel, die sie produzieren, in einem Partikeldetektor kurz nach ihrer ersten Erzeugung nachgewiesen.
Obwohl Neutronium keine Farbe hat, kann es von Partikeldetektoren "gesehen" werden (ohne eine harte Farbe).
Hat dir das den Rücken gekratzt?
Eine Sache noch. Gammaphotonen können nicht mit den geladenen Quarks interagieren, da die starke Kraft, die die Quarks zusammenhält, selbst für ein Gammaphoton zu stark ist, um sie zu überwinden. Nachdem ich einen Kommentar gelesen habe, bin ich mir da nicht mehr so sicher. Innerhalb eines Neutrons erfahren die Quarks eine recht geringe gegenseitige Anziehungskraft (hier ist eine Beziehung zur Quarkbeschränkung). Wenn das Photon eine bestimmte Energie hat, ist es durchaus möglich, dass das Neutron das Photon absorbiert und wieder emittiert (das Photon wird gestreut). In diesem Fall hat Neutronium Farbe, wenn die gestreuten Photonen eine Frequenz haben, die in den Bereich des sichtbaren Lichts fällt. Sie sind jedoch transparent (oder schwarz), wenn das Photon nicht in einen höheren Energiezustand gebracht werden kann.
Auch kann man im ersten Zitat lesen:
Es ist kein gebundenes Teilchen, sondern wurde als extrem kurzlebiger Resonanzzustand vorgeschlagen, der durch Kernreaktionen mit Tritium erzeugt wird.
Das Teilchen ist also kein gebundener Zustand von sechs Quarks. Es ist eine Resonanz, die durch die Atomkraft verursacht wird. Ob diese Resonanz in sehr kurzer Zeit von einem Photon angeregt werden kann (die Resonanz schwingt mit (?)), Hängt davon ab, wie stark die Resonanz zusammengehalten wird. Wenn diese Kraft stärker ist, als ein Gammaphoton an die Resonanz abgeben kann, tritt keine Absorption auf, aber wenn nicht, wird das Photon absorbiert, das genug Energie hat, um einen Quark in der kurzlebigen Resonanz anzuregen.
Ziehen Sie Ihre Schlussfolgerung. Dieses Problem trifft mich jetzt auch ins Gesicht! Aber auf eine freundliche Art ...