Proč jsou neutrony těžší než protony?

Odpovědět:

Nahoru kvarky a dolů kvarky jsou mírně odlišné hmotnosti.

Vysvětlení:

Tato otázka se dostává do sféry částicové fyziky, ale naštěstí odpověď není příliš hluboká.

Nukleony je termín skupiny používaný pro označení obou protony a neutrony. Obrázek nahoře ukazuje quark složení těchto dvou atomových částic. Ale co jsou kvarky?

Kvarky Jsou to základní částice, tj. jsou podle našeho nejlepšího vědomí nedělitelné. K dispozici je šest druhů kvarků, ale zde se budu zabývat pouze dvěma z těchto typů. Tyto dva kvarky jsou kvarkem „nahoru“ (u) a „dolů“ kvark (d). Všimnete si, že nukleon obsahuje alespoň 1 kvark, a nejméně jeden kvark: identita konečného kvarků je tedy tím, co určuje identitu samotného nukleonu.

Z toho vyplývá, že je to nukleon nabít je určován identitou jeho kvarků, a to je správné, protože kvarky nahoru a dolů mají různé poplatky samy. Nahoru quark má poplatek #+2/3#, zatímco dolní kvark má náboj #-1/3#. Když budete účtovat poplatky za dvě různé kombinace, budete sledovat následující:

#Q_p = Q_u + Q_u + Q_d = +2/3 +2/3 -1/3 = + 1 #

#Q_n = Q_u + Q_d + Q_d = +2/3 -1/3 -1/3 = 0 #

To vysvětluje, proč je náboj protonu +1, zatímco neutron je neutrální.

Není dobře známo, proč má horní kvark jinou hmotu než kvark, ale to by bylo jediné vysvětlení, proč je neutron těžší než proton. Následující článek obsahuje kontextové informace o kvarcích, které mohou být použity k vysvětlení těchto hmotnostních rozdílů v budoucnosti:

www.quora.com/Why-is-a-down-quark-heavier-than-an-up-quark