Di che colore sarebbe il neutronio? [duplicare]
Tutto ciò che apprendiamo sul colore in relazione alla materia si basa sulla materia "normale" che ha elettroni intorno. L'assorbimento e l'emissione di radiazioni elettromagnetiche è spiegato in termini di transizione di elettroni tra livelli quantistici con colori diversi causati dalla differenza di energia tra le transizioni.
In questo esperimento mentale ho un pezzo di neutronio a temperatura ambiente. Poiché non ci sono elettroni per interagire con la luce di qualsiasi lunghezza d'onda, di che colore sarebbe? (È necessario eseguire la misurazione rapidamente nei pochi attosecondi prima che esploda).
Posso solo fare 3 ipotesi ma non riesco a pensare a nessun modo per decidere quale sia la meno improbabile.
1 - Trasparente.
2 - Specchio perfetto
3 - Perfettamente nero.
La mia fisica limitata suggerisce che # 1 sia plausibile in quanto non ci sono elettroni, orbitali e quindi nessuna interazione con la luce. Tuttavia, una sensazione viscerale totalmente non scientifica dice che la trasparenza è ridicola. Come può qualcosa con una densità così folle non avere interazioni con la luce e sembrare essenzialmente invisibile? Sicuramente deve riflettere la luce perfettamente o assorbirla perfettamente?
Poi di nuovo, forse ci sarebbe l'equivalente di materia neutronica di uno spettro di assorbimento. Che a energie fotoniche relativamente basse (luce visibile), il neutronio sarebbe trasparente, ma a energie stupidamente alte (raggi cosmici dalla materia che cade nei buchi neri) assorbirebbe i fotoni.
Non c'è motivo di chiedere, solo curiosità intellettuale. Un prurito mentale che ha bisogno di grattarsi.
Risposte
I neutroni sono composti da quark e i quark hanno una carica elettrica e quindi chiaramente i fotoni interagirebbero con i neutroni. La luce interagisce con tutte le particelle cariche e non solo con gli elettroni. A causa della sua natura, i neutroni si comporterebbero come un corpo nero e quindi emetterebbero luce sotto forma di radiazione di corpo nero. Per definizione, un corpo nero è "nero" e quindi probabilmente avresti ragione con la risposta "3. perfettamente nero".
Ciao e benvenuto in famiglia!
Da Wikipedia:
Dineutron: Il dineutron, contenente due neutroni, è stato osservato in modo inequivocabile nel 2012 nel decadimento del berillio-16. Non è una particella legata, ma era stata proposta come uno stato di risonanza estremamente breve prodotto da reazioni nucleari che coinvolgono il trizio. È stato suggerito di avere un'esistenza transitoria nelle reazioni nucleari prodotte da elioni (nuclei di elio 3, completamente ionizzati) che risultano nella formazione di un protone e di un nucleo aventi lo stesso numero atomico del nucleo bersaglio ma un numero di massa maggiore di due unità . L'ipotesi del dineutrone era stata utilizzata per molto tempo nelle reazioni nucleari con nuclei esotici. Diverse applicazioni del dineutron nelle reazioni nucleari possono essere trovate in articoli di revisione. La sua esistenza ha dimostrato di essere rilevante per la struttura nucleare di nuclei esotici. Un sistema composto solo da due neutroni non è vincolato, sebbene l'attrazione tra di loro sia quasi sufficiente a renderli tali. Ciò ha alcune conseguenze sulla nucleosintesi e sull'abbondanza degli elementi chimici. Trineutron: Uno stato trineutron costituito da tre neutroni legati non è stato rilevato e non si prevede che esista [citazione necessaria] anche per un breve periodo. Tetraneutron: Un tetraneutron è un'ipotetica particella composta da quattro neutroni legati. I rapporti sulla sua esistenza non sono stati replicati.
Quindi consideriamo solo il dineutron. Non vedo alcun motivo per cui i neutroni non abbiano orbitali associati, causati dalla forza forte (questa è la più importante). Supponiamo che i neutroni siano in uno stato eccitato. Quando tornano allo stato fondamentale, non verrà prodotto alcun fotone perché la forza che tiene insieme i neutroni è la forza nucleare forte. Allora, cosa emette il sistema? Gluoni non virtuali. E certamente niente fotoni, quindi il neutronio è scuro.
I gluoni furono definitivamente provati per la prima volta nel 1979, sebbene la teoria delle interazioni forti (nota come QCD) ne avesse predetto l'esistenza in precedenza. I gluoni sono stati rilevati dai getti di particelle adroniche che producono in un rilevatore di particelle subito dopo la loro prima creazione.
Quindi, sebbene il neutronio non abbia colore, può essere "visto" (senza un colore duro) dai rivelatori di particelle.
Questo ti ha graffiato la schiena?
Un'altra cosa. I fotoni gamma non possono interagire con i quark caricati perché la forza forte che tiene insieme i quark è troppo forte anche per essere superata da un fotone gamma. Dopo aver letto un commento non ne sono più così sicuro. All'interno di un neutrone, i quark sperimentano un'attrazione reciproca piuttosto piccola (qui c'è una relazione con il confinamento dei quark). Se il fotone ha una certa energia è del tutto possibile che il neutrone assorbirà e riemetterà il fotone (il fotone viene diffuso). Quindi, in quel caso, il neutronio ha colore se i fotoni dispersi hanno una frequenza che rientra nella gamma della luce visibile. Tuttavia sono trasparenti (o neri) se il fotone non può essere promosso a uno stato di energia superiore.
Inoltre, si può leggere nella prima citazione:
Non è una particella legata ma era stata proposta come uno stato di risonanza estremamente breve prodotto da reazioni nucleari che coinvolgono il trizio.
Quindi la particella non è uno stato legato di sei quark. È una risonanza, causata dalla forza nucleare. Se questa risonanza può essere eccitata (la risonanza risuona (?)) In un brevissimo lasso di tempo da un fotone, dipende da quanto fortemente viene tenuta insieme la risonanza. Se quella forza è più forte di quanto un fotone gamma può fornire alla risonanza, non si verificherà alcun assorbimento, ma in caso contrario verrà assorbito il fotone che ha energia sufficiente per eccitare un quark nella risonanza di breve durata.
Disegna la tua conclusione. Questo problema mi sta colpendo in faccia anche adesso! Ma in un modo gentile ...