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Titolo: Protoni e neutroni

Salve a tutti, sono il fratello di Giorgio,
avrei una domanda da farvi.
Perchč i protoni hanno bisogno dei neutroni
per restare insieme nel nucleo?
Oppure non ne hanno bisogno ma
i neutroni sono lģ per qualche altro motivo?
Ringrazio tutti quelli che mi vorranno
rispondere in modo semplice.
Saluti Vittore

 Saluti Vittore
  Ciao, non sono un fisico nucleare (ma un fisico 
  matematico) per cui ci sara' qualcuno qui che potra' 
  rispondere meglio di me, ma sicuramente i neutroni, 
  se non sono troppi, aggiungono stabilita' al nucleo: 
  i nucleoni = neutroni e protoni sono legati insieme 
  dalla forza forte che e' attrattiva, ma sono respinti 
  da quella coulombiana repulsiva, quindi un neutrone 
  in un nucleo rafforza la forza forte attrattiva senza
  aumentarne  quella coulombiana repulsiva.
  Se i nucleoni sono troppi pero' il nucleo diventa
  troppo grande e quindi instabile: tieni conto che il 
  raggio d'azione della forza forte e' molto piccolo 
  (dell'ordine di 10^{-13} cm), mentre quello della 
  forza coulombiana e' infinito, per cui plausibilmente, 
  in un modello molto rozzo in cui si pensa il nucleo 
  come una palla con carica distribuita  uniformemente 
  (cosa in realta' falsa), 
  le parti piu' esterne della palla sentono la forza 
  nulceare forte attrattiva delle  solo delle parti
  vicine, ma quella coulombiana  repulsiva da tutto 
  il resto della palla. In realta' ci sono processi
  di instabilita' completamente quantistici basati 
  sull'effetto tunnel (decadimento alpha) 
  che minano la stabilita' dei  nuclei pesanti e che
  li rendono instabili anche quando sarebbero 
  classicamente stabili. Anche in questo caso comunque
  il processo viene spiegato (cosi' fece Gamow) come
  dovuto al campo di forze risultante dalla combinazione
  di quello coulombiano e di quello nucleare forte.
  Ciao, Valter

Ciao, Valter
Ormai ci stiamo abituando a vedere i protoni e neutroni come
combinazione di 3 quark, particelle quasi uguali, o addirittura uguali
ma in stati diversi (la carica elettrica si può ignorare in queste
interazioni forti) e immaginare uno spazio nucleonico dei "nucleoni".
Sto cercando di capire la formulazione matematica prevista dalla
teoria standard con le particelle percorrenti un cerchio immaginario e
varianti a seconda dello spazio percorso e la richiesta di invarianza
alle equazioni sottostanti rispetto a questo cambiamento. La teoria
dei gruppi non mi è familiare...
Tu mi puoi aiutare nei concetti o non è spiegabile con la chiacchiera?
ernesto

 ernesto
  Ciao, mi dispiace deluderti, ma non posso risponderti. E' vero che la mia 
  tesi di laurea in fisica e' stata su cose attinenti alla QCD
  (o meglio alle procedure di risommazione delle serie asintotiche 
  delle teorie di gauge non abeliane), ma era molto molto matematica
  e sono passati un bel po' di anni e ora mi occupo di cose lontanissime.
  Non posso ora cimentarmi in queste questioni perche' dovrei impiegare
  un po' di tempo a rivedere vecchie cose (cosa che non mi dispiacerebbe),
  ma ora di tempo non ne ho proprio  :-(: ho un concorso tra i piedi e
  anche io devo studiare (cose molto lontane dalla QCD)!
  C'e' sicuramente sul NG qualcuno che ha le idee piu' fresche e piu' 
  aggiornate di me sull'argomento.
   Ciao, Valter

 I protoni interagiscona tra di loro per mezzo della forza elettrica che è repulsiva tra >cariche dello stesso tipo e pertanto da soli non potrebbero mai costituire un nucleo >stabile. I neutroni e i protono intergaiscono tra di loro mediante la forza nucleare forte >che è attrattiva e molto più intensa di quella elettrica e quindi il nucleo è stabile. La >forza nucleare sussiste anche tra protoni ma vi sono altri fattori, quali la dipendenza >dalla distanza che complica le cose.
Non credo proprio.
L'interazione nucleare tra p-p, n-n e p-n e' la stessa. 
Quello che conta per la stabilita' di un nucleo e' la sua *energia di
legame*, cioe' la differenza tra la massa del sistema e la somma 
delle masse dei suoi costituenti liberi (non interagenti): un nucleo 
e' tanto piu' stabile quanto piu' grande e' il valore assoluto della 
sua energia di legame. L'energia di legame puo' essere pensata, 
in prima approssimazione, come somma di tre contributi distinti:
1) energia di superficie
2) termine coulombiano  
3) energia di simmetria.
Il primo termine e' concettualmente analogo a quello della tensione
superficiale nei liquidi (i nucleoni prossimi alla superficie del nucleo
formano legami soltanto con quelli piu' interni ecc.). Il secondo e',
ovviamente, repulsivo. Il terzo termine e' dovuto al fatto che i 
nucleoni, avendo spin 1/2, obbediscono al principio di esclusione 
di Pauli e tende a favorire (rendere piu' stabili) i nuclei con Z=N 
(numero di p=numero di n). 
 
Nuclei costituiti da soli protoni risultano doppiamente sfavoriti, 
per effetto sia del termine coulombiano che  dell'energia di 
simmetria. In natura si osserva che i nuclei leggeri (A=N+Z<40) 
sono stabili se hanno un numero di protoni circa uguale al 
numero di neutroni (N=Z), mentre i nuclei di massa elevata 
sono favoriti dall'avere un numero di neutroni maggiore del 
numero di protoni (N>Z). Questo accade perche' il contributo
relativo del termine coulombiano rispetto all'energia di simmetria 
diventa piu' importante all'aumentare del numero di nucleoni.
Ciao
Higgs   

 combinazione di 3 quark,
cut....
Questi quark si muovono all'interno dei nucleoni?
Protononi e neutroni si muovono in qualche modo
all'interno del nucleo?
Se i neutroni soggiaciono solo alla forza forte
dando maggior stailità al nucleo
perchè non esistono nuclei (ioni) di soli neutroni?
Grazie e saluti
Vittore