Les neutrons dans un champ électrique fort présentent-ils un petit comportement dipolaire?

Aug 16 2020

Les neutrons étant neutres, un champ électrique ne doit pas les attirer ni les repousser. Cependant, comme ils sont composés d'une partie positive et d'une partie négative, appelés un quarks `` haut '' et deux quarks `` bas '', ces quarks ne devraient-ils pas en quelque sorte réagir légèrement à ce champ faisant du neutron au moins un mini dipôle électrique?

Réponses

1 EmilioPisanty Aug 17 2020 at 08:20

Les neutrons peuvent en effet avoir un moment dipolaire électrique non nul (permanent) (identique aux électrons ).

  • Dans le modèle standard de la physique des particules, il est prédit que cela a la valeur de $|d_n| \sim 10^{-31}\:e\rm \:cm$.
  • Il est possible de tester expérimentalement cette valeur avec une précision extrêmement élevée, mais cela ne permet pas encore de détecter la valeur SM. Les expériences actuelles se limitent aux précisions de l'ordre$\Delta d_n \sim 10^{-26}\:e\rm \:cm$, soit environ cinq ordres de grandeur supérieurs à la valeur attendue dans le SM.

(La direction de l'EDM intrinsèque du neutron est strictement parallèle à son spin .)

L'amélioration de ces mesures jusqu'à une plus grande précision est un domaine hautement prioritaire et l'objet d'efforts de recherche actifs, car de nombreuses extensions du modèle standard prédisent des valeurs EDM plus élevées que le SM pour le neutron et l'électron; ainsi, obtenir une valeur non nulle de l'une ou l'autre quantité nous donnerait une bonne idée de la façon dont le SM doit être étendu.


En plus de cela, les neutrons peuvent en effet obtenir un moment dipolaire plus élevé si vous les placez dans un champ électrique, c'est-à-dire qu'ils sont polarisables . Ceci est expliqué plus en détail dans un fil de discussion lié à dans les commentaires . C'est assez petit, mais il est différent de zéro et il a été mesuré.


Cela dit, vous devez vous méfier de cette image:

comme ils sont composés d'une partie positive et d'une partie négative, appelés un quarks «haut» et deux quarks «bas», ces quarks ne devraient-ils pas en quelque sorte réagir légèrement à ce champ faisant du neutron au moins un mini dipôle électrique?

L'image des quarks à un et deux en bas est une image simplifiée du neutron, et sa validité est limitée; de plus, dans la mesure où il tient, il est soumis à la mécanique quantique, qui nous dit que les quarks n'ont jamais de positions bien définies à l'intérieur du proton, tout comme la façon dont les électrons à l'intérieur d'un atome occupent des orbitales au lieu de positions bien définies. (Pire encore, vous ne pouvez même pas utiliser le langage des orbitales comme vous le pouvez pour les électrons, car la QCD est une théorie hautement couplée et hautement corrélée.)

Une partie de l'intuition classique en termes de déplacement des distributions de charge est toujours valable pour le neutron, mais elle doit être prise avec un grain de sel - ce n'est pas quantitativement précis, et le neutron est un objet hautement non classique si vous le regardez de près.