Холодные нейтроны.

[Voldemar55]

Помогите освежить. Если есть холодные нейтроны, то должны быть и горячие нейтроны. Значит имеется и принцип взаимодействия нейтронов с квантами электромагнитной энергии? Что происходит на звёздах и в частности на нейтронных звёздах? Там ведь все атомы находятся в ионизированном состоянии.

[Neos]

Понятия "холодные" и "горячие" (быстрые) нейтроны - чисто термодинамические. Никакой связи с электромагнитным взаимодействием они не имеют. Хотя нейтрон и имеет собственный магн. момент и слабо взаимодействует с эл. магн. полем. А в недрах звезд идет термоядерная реакция. Этому способствует сильное сжатие под действием гравитации. Идет синтез тяжелых элементов из протонов, нейтронов и более легких элементов.
Понятия "холодные" и "горячие" к нейтронам нейтронной звезды, по-видимому, неприменимо. Также как к нейтронам атомных ядер. Фактически это огромная масса ядерного вещества. Либо его трактовать нужно уже по другому. В рамках теории ядерной материи.

[Voldemar55]

Спасибо. А имеется ли различие между нейтроном в глубоком космосе(вдали от сильного электромагнитного поля) и нейтроном на поверхности звезды? Если нейтроны с поверхности звезды переместить (чисто теоретически) в глубокий космос, то что мы будем наблюдать? Нейтроны приобретут взаимную кинетическую энергию или они станут, как любое нагретое тело, излучать энергию в пространство?

[lucien]

Voldemar55 в сообщении #796884 писал(а):

А имеется ли различие между нейтроном в глубоком космосе(вдали от сильного электромагнитного поля) и нейтроном на поверхности звезды?

Нейтроны, протоны, электроны и пр. элементарные частицы везде одинаковы -- и у нас в лаборатории и у поверхности звезды.

Voldemar55 в сообщении #796884 писал(а):

или они станут, как любое нагретое тело, излучать энергию в пространство?

Нейтрон не чайник, "нагреть" его нельзя. Можно лишь разогнать.

[Neos]

Voldemar55 в сообщении #796884 писал(а):

А имеется ли различие между нейтроном в глубоком космосе(вдали от сильного электромагнитного поля) и нейтроном на поверхности звезды?

Свободные и связанные нейтроны отличаются уже по массе из-за сильной связи. Посмотрите, что такое "дефект массы" в ядерной физике. За счет этой разницы и работает обычный ядерный реактор.

Voldemar55 в сообщении #796884 писал(а):

Если нейтроны с поверхности звезды переместить (чисто теоретически) в глубокий космос, то что мы будем наблюдать? Нейтроны приобретут взаимную кинетическую энергию или они станут, как любое нагретое тело, излучать энергию в пространство?

Переход нейтрона в "свободный полет" можно рассмотреть на примере развала ядра урана. При распаде ядра полезная энергия выделяется в виде кинетической энергии его частей и нейтрона. Нейтрон как нейтральная частица ничего не излучает. И слабо взаимодействует с веществом.

[Munin]

Voldemar55 в сообщении #796875 писал(а):

Помогите освежить. Если есть холодные нейтроны, то должны быть и горячие нейтроны.

Это просто условное название для нейтронов низкой и высокой энергии. Да, есть. И что?

Voldemar55 в сообщении #796875 писал(а):

Значит имеется и принцип взаимодействия нейтронов с квантами электромагнитной энергии?

В принципе, есть. Нейтрон имеет внутри себя кварки, и поэтому с очень жёсткими фотонами взаимодействует. Но в ядерном диапазоне энергий гораздо существенней взаимодействие нейтронов с ядрами, в которых находятся протоны и другие нейтроны.
1. На ядре нейтрон может испытать упругое рассеяние, которое приводит к обмену энергией, импульсом, и может в том числе и повысить энергию нейтрона (это если ядро на него летело).
2. Может произойти такое же рассеяние, но сопровождающееся перезарядкой нейтрона. Дело в том, что нейтрон и протон, обменявшись пионом, могут обменяться и зарядами, а близость их масс делает этот процесс очень лёгким. Дальше нейтрон летит почти как ни в чём не бывало, но "перекрасившись" в протон, а бывший протон, "перекрасившись" в нейтрон, может остаться в ядре.
3. Нейтрон может и выбить тот другой протон/нейтрон, с которым взаимодействует, из ядра. Может и сам залипнуть в ядре. Может разбить ядро на несколько частей, может перевести в возбуждённое состояние, из которого оно распадётся с разнообразными результатами. Тут большое разнообразие продуктов реакции, и поэтому самих реакций.

Voldemar55 в сообщении #796875 писал(а):

Что происходит на звёздах и в частности на нейтронных звёздах? Там ведь все атомы находятся в ионизированном состоянии.

Звёзды и нейтронные звёзды - две совершенно разные штуки :-)

В звёздах атомы находятся в ионизированном состоянии, но свободных нейтронов практически нет - присутствуют только стабильные ядра, плюс то, что создаётся в термоядерных реакциях в недрах звезды. Нестабильные ядра присутствуют из-за динамического равновесия процессов: они создаются и с той же скоростью распадаются (или участвуют в дальнейших реакциях). Поэтому их количество определяется скоростями создания и распада, и распад обычно гораздо быстрее создания.

В нейтронных звёздах, по сути, вся звезда становится гигантским "атомным ядром", удерживаемым от распада гравитацией. Его состав - в основном нейтроны, плюс небольшая примесь протонов (и ровно столько же электронов). Тонкая оболочка нейтронной звезды - "кора" (внутренности под корой - сверхтекучая жидкость) - состоит из тяжёлых ядер, постепенно, неясно как, сливающихся с общей нейтронной массой. Нейтроны в нейтронной звезде стабильны за счёт гравитации (для интересующихся тонкостями, за счёт повышенной энергии распада нейтрона на протон и электрон: электроны находятся в состоянии вырожденного ферми-газа, и минимальная энергия электрона оказывается очень высока - выше разницы масс нейтрона и протона).

-- 06.12.2013 17:06:11 --

Neos в сообщении #796881 писал(а):

Понятия "холодные" и "горячие" (быстрые) нейтроны - чисто термодинамические.

Это путаница. Термодинамическим является другое понятие - "тепловые" нейтроны - это такие, которые из изначального спектра энергий (имеющего один или несколько пиков, или другую форму, определяемую реакцией, порождающей нейтроны), после нескольких столкновений, пришли в равновесие с веществом, и имеют тепловой спектр. Дальнейшие столкновения этого спектра не меняют.

Neos в сообщении #796881 писал(а):

А в недрах звезд идет термоядерная реакция. Этому способствует сильное сжатие под действием гравитации.

Скорее, сильный нагрев. В белых карликах сжатие большое, но реакций не идёт - холодно уже.

Voldemar55 в сообщении #796884 писал(а):

Нейтроны... станут, как любое нагретое тело, излучать энергию в пространство?

Нейтрон - это квантовая частица. У него нет внутренней энергии, он всегда имеет одну и ту же энергию, равную его массе.

Neos в сообщении #796911 писал(а):

Свободные и связанные нейтроны отличаются уже по массе из-за сильной связи.

О массе связанного нейтрона лучше не говорить - можно говорить о массе ядра в целом, в состав которого входит этот нейтрон. Это ядро может иметь дефект масс.

[Voldemar55]

Всем спасибо за исчерпывающий ответ. Особенно Muninu.

(Оффтоп)

Это не подхалимаж, а искренняя благодарность как учёному, знающему, что тот кому Он отвечает, находится с другой стороны баррикады.

Если не очень сложно, то дайте ссылку на Ваше:
\

Munin в сообщении #796929 писал(а):

Нейтрон имеет внутри себя кварки, и поэтому с очень жёсткими фотонами взаимодействует.

[Munin]

(Оффтоп)

Voldemar55 в сообщении #796963 писал(а):

Это не подхалимаж, а искренняя благодарность как учёному, знающему, что тот кому Он отвечает, находится с другой стороны баррикады.

А вы "с другой стороны баррикады"? А я и не запомнил. Впрочем, плевать. Пока вы задаёте вопросы и вдумчиво разбираетесь с ответами - вы по нормальную сторону.

Voldemar55 в сообщении #796963 писал(а):

Если не очень сложно, то дайте ссылку на Ваше:
\

Munin в сообщении #796929 писал(а):

Нейтрон имеет внутри себя кварки, и поэтому с очень жёсткими фотонами взаимодействует.

Если честно, не знаю. Может быть, это мысль вообще теоретическая, а экспериментов таких ещё не было. Дело в том, что для экспериментов протоны намного удобнее нейтронов (они заряженные, их можно ускорять, детектировать), поэтому в большинстве экспериментов, говорящих что-то про нуклон, подразумевается протон. Чтобы сказать что-то о нейтронах, нужно быть специалистом именно узко по нейтронной физике. С другой стороны, почему бы жёсткими фотонами по нейтронам не пострелять? Не на энергиях deep inelastic scattering, конечно же, но хотя бы на энергиях фоторождения пионов. С третьей стороны, из нейтронов даже мишень очень трудно сделать, так что на практике берут, скажем, дейтронную мишень - и на больших энергиях можно пренебречь тем, что нейтрон там связан в ядре. Например, в Эриксоне-Вайзе "Пионы и ядра" описано фоторождение пионов на нейтронах - со ссылками на эксперименты с дейтерием. Правда, это взаимодействие связано не с кварками, а с тем, что итоговая система $\pi^-p$ имеет дипольный момент - реакция $\gamma n\to \pi^0n$ вообще не идёт. Энергии не те (слишком низкие, в кварки не залезают ещё).

[Voldemar55]

Munin в сообщении #796975 писал(а):

С третьей стороны, из нейтронов даже мишень очень трудно сделать, так что на практике берут, скажем, дейтронную мишень - и на больших энергиях можно пренебречь тем, что нейтрон там связан в ядре.

Эксперименты по пере излучением нейтронов тоже трудно поставить. Если будем рассматривать дейтронную мишень, то нет уверенности что пере излучение прошло по вине нейтрона.
Большое поле для догадок.

[Munin]

Voldemar55 в сообщении #797042 писал(а):

Если будем рассматривать дейтронную мишень, то нет уверенности что пере излучение прошло по вине нейтрона.

Есть ещё и эксперимент с протонной мишенью, и результаты одного из результатов другого нетрудно вычесть.