Если вы рассмотрите классические состояния водорода, то, в котором электрон вращается на орбитальном расстоянии а потом возьми получается, что состояние имеет больше энергии, следовательно, больше массы из соотношения энергии и массы . Тогда когда протон легче стандартного водорода, где можно было бы взять быть эквивалентным отдельному состоянию протона, а другой - стандартным водородом.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Я спрашивал о дейтерии ранее, но не хочу обсуждать его дальше.
В настоящее время есть еще один ответ, который касается вопроса, который вы задали, но не (я думаю) вопроса, который вы хотели задать:
Имеет ли связанный атом водорода ту же массу, что и свободный атом плюс свободный покоящийся протон, или энергия связи изменить эту массу?
Ответ здесь состоит в том, что массы различны : связанный атом менее массивен, чем сумма его составляющих, на (массовый эквивалент) энергии связи, которая равна .
Это крошечная масса-энергия, всего несколько частей на миллиард атомной массы водорода. Я не верю, что разница в массе была измерена непосредственно, и не ожидаю, что это будет в ближайшее время, потому что методы измерения массы заряженных и нейтральных частиц весьма различны.
В ядерной физике, где вовлеченные энергии намного больше, вы можете иметь разность масс, которую можно измерить напрямую. Например, энергия связи ядра дейтерия составляет около 0,1% его массы. Вы можете представить себе отдельное измерение массы нейтрона, массы протона, массы дейтрона и энергии фотона, испускаемого в чтобы проверить это напрямую. Однако, опять же из-за электрического заряда, оказывается, что (пока) нет другого сравнительно точного измерения массы нейтрона, поэтому эксперимент по образованию дейтерия в настоящее время фактически является измерением массы нейтрона.
(Обратите внимание, что энергия связи атома дейтерия по -прежнему составляет около ; она отличается от энергии связи водорода, начиная с четвертой или пятой значащей цифры, потому что масса ядра имеет небольшое значение.)
Масса протона: 1,007276 ед. Источник: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Proton .
Масса водорода: 1,007825 ед. Источник: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_hydrogen .
Масса дейтерия: 2,014102 ед. Источник: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_hydrogen .
Как отметил комментатор @enumaris, дейтерий самый тяжелый, потому что в нем помимо протона и электрона есть нейтрон.
Водород тяжелее протона, потому что у него также есть электрон. Кинетическая энергия и электростатическая потенциальная энергия протона и электрона в водороде малы по сравнению с их массовой энергией.
В физике элементарных частиц, ядерной физике, атомной физике и молекулярной физике гравитационными энергиями можно пренебречь.