¿Cómo la sobreoferta de neutrones neutros hace que un átomo sea inestable?

En una imagen SIMPLE puedes decir:

Los protones y los neutrones se atraen entre sí por la fuerza fuerte (residual).
Los protones se repelen entre sí por la fuerza electromagnética.

Por lo tanto, tener solo protones hará que el átomo sea inestable y agregar neutrones ayudará a “pegar” los protones en el núcleo.

Esa simple imagen es correcta, pero no toda la historia.

En primer lugar, los neutrones individuales, fuera de un núcleo, son inestables. Tienen una vida útil de aproximadamente 15 minutos hasta que se someten a la desintegración beta en neutrinos de protones, electrones y antielectrones.

Además, en un núcleo, los protones y los neutrones intercambian continuamente los mesones pi (piones):

Así que hay más cosas que la simple imagen.

Los neutrones se descomponen en protones porque es energéticamente favorable, los protones tienen una masa más baja (es decir, menos energía).

Mientras el número esté equilibrado, la energía de unión debido a la fuerza fuerte dará lugar al estado de energía más bajo que es el átomo estable.

Sin embargo, si un núcleo con el mismo número de nucleones N = p + n, pero con muchos más neutrones, n >> p será muy desfavorable desde el punto de vista energético y los neutrones comenzarán a descomponerse en protones para reducir la energía o el núcleo.

Es por eso que los átomos muy grandes son todos inestables: es más energéticamente favorable dividir el núcleo.

Probablemente hay más cosas en juego, especialmente en núcleos muy grandes, pero lo dejaré a los expertos de la física nuclear.

Los neutrones son fermiones, por lo que no puede tener dos neutrones idénticos, es decir, en el mismo estado.

Hay niveles de energía dentro del núcleo. Un protón y un neutrón pueden ir en el nivel de energía más bajo. si tiene más protones y neutrones, estos siguen llenando los niveles de energía, por lo que para núcleos más pequeños no tiene protones = no de neutrones.

Si infringe esta regla al tener un exceso significativo de neutrones, los neutrones adicionales tienen que ir a niveles de energía más altos: tienen suficiente energía para escapar / átomo para descomponerse de otras maneras.

Las cosas se vuelven un poco más complicadas para núcleos más grandes donde los neutrones adicionales dan la fuerza extra fuerte sin la repulsión eléctrica correspondiente que los protones darían hace que el núcleo sea más estable.

Creo que para núcleos grandes, el efecto de que los neutrones adicionales entren en niveles de energía más altos es menos significativo porque los niveles están más espaciados (de la misma manera que los niveles de energía electrónica se acercan a energías más altas).

La respuesta a sus preguntas le da una idea de la teoría del todo de Gordon. Te preguntas: ¿cómo una sobreoferta de neutrones neutros hace que un átomo sea inestable? ”Cuando lo piensas, tienes razón, ¿por qué un grupo de neutrones en un núcleo hace que el núcleo sea inestable ya que se suman a la fuerte fuerza en la unión de protones? juntos dentro del núcleo superando las fuerzas eléctricas del protón?

Primero tenemos que considerar esto … Un núcleo por sí solo no es estable. Se descompondrá en un electrón y un protón. Esto nos lleva a otra pregunta … Si un neutrón está compuesto de tres partículas elementales, ninguna de las cuales es un electrón, ¿cómo sale de él un electrón (una partícula elemental)?

La teoría del todo de Gordon revela que un neutrón está compuesto por tres quarks ascendentes alineados en un anillo de quark up (toroide) donde un quark up tiene la geometría de un cilindro. En un neutrón, el anillo de quark up está asociado con dos electrones. En un protón, el anillo de quark up está asociado con un electrón.

La razón por la que el neutrón aislado libera un electrón es porque el quark down no es una partícula elemental, está compuesto por un quark up y un electrón. Cuando el electrón se libera de uno de los quarks hacia abajo, deja el quark hacia arriba.

Sin embargo, volvamos a su pregunta … Cuando hay un exceso de oferta de neutrones en un núcleo, los neutrones se vuelven inestables, ya que es la proporción correcta de protones a neutrones que estabilizan los neutrones en un núcleo (hasta un cierto tamaño). Entonces, cuando un núcleo tiene dos muchos neutrones, un neutrón liberará un electrón transformándolo en un protón. Esto se conoce como una desintegración beta negativa.

Pero, ¿qué sucede cuando hay dos protones en un núcleo? Entonces no hay suficientes neutrones para la cantidad de protones presentes. Se requiere más energía dentro del núcleo para unirse a estos protones, lo que establece un proceso llamado (+) desintegración beta que se produce cuando un protón se convierte en un neutrón que libera un positrón. La pregunta ahora es … ¿De dónde demonios vino el positrón ya que no es parte de la estructura elemental de un protón?

Hay una gran cantidad de energía adicional que fluye alrededor de un núcleo que tiene una mayor proporción de protones a neutrones. Esta energía es suficiente para producir un par de producción de un electrón y un positrón. El electrón se une con un quark up en un protón convirtiendo el quark up en un quark down y cambiando el protón en un neutrón. El positrón producido se arranca del núcleo. Esto nos da un efecto neto de un protón que se convierte en un neutrón y libera un positrón.

La estabilidad de un protón es bien conocida y nunca se autodesintegraría en un neutrón y un positrón (que representa más energía de la que hubiera comenzado)

La respuesta a su pregunta revela otro nivel de detalle proporcionado por la Teoría de todo de Gordon que se suma a nuestra comprensión actual de la física. Tenga en cuenta que la Teoría de todo de Gordon no cambia nuestra física actual … Simplemente da un mejor modelo de cómo funciona nuestra física actual.

No hay exceso de oferta de neutrones. Eso se debe simplemente a la falta de una explicación racional de la masa proporcionada por el modelo de núcleo Plum Puddin.

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