Почему протон является единственным стабильным адроном?

Название в значительной степени объясняет вопрос, но я всегда думал, что это нейтрон из-за его нулевого заряда.

Потому что нет другого более легкого бариона, на который мог бы распасться протон. А барионное число в стандартной модели сохраняется.
Барионное число не сохраняется в электрослабых взаимодействиях вообще из-за квантовой киральной аномалии . А распад протона (скажем, на пионы и позитроны) активно обсуждался и искался экспериментально, не исключен и сегодня, несмотря на отсутствие экспериментального подтверждения. Поэтому не может быть априорной причины, по которой протон должен быть стабильным.
Вы спрашиваете, почему нейтрон (сам по себе) распадается на протон (плюс электрон и антинейтрино), а не наоборот?
@Conifold Распад протона теоретически невозможен в Стандартной модели, и тег «Стандартная модель» в вопросе подразумевает, что это не запрос на мыслимые теории за пределами Стандартной модели, которые отличались бы от этого теоретического запрета. Сфалеронные взаимодействия не могут вызвать распад протона.

Ответы (2)

Протоны, нейтроны и вообще адроны находятся в квантово-механическом режиме и не являются элементарными. Элементарными являются кварки с их положительными и отрицательными зарядами. Вот основное квантово-механическое изображение протона в грубых линиях

протон

а вот нейтрон

нейтрон

Опять же, в грубых линиях, они квантово-механически связаны потенциалом с добавлением двух фундаментальных сил, сильной силы КХД и электромагнитной силы. В квантовой механике, как указано также в комментариях, системы стабильны, когда они находятся в самом низком энергетическом состоянии, и этим состоянием является протон.

Название в значительной степени объясняет вопрос, но я всегда думал, что это нейтрон из-за его нулевого заряда.

Нейтронный «мешок» содержит два нижних кварка и оказывается тяжелее, чем протонный мешок, который имеет два верхних, более легких, чем нижние кварка, поэтому нейтрон находится на более высоком энергетическом уровне, чем протон. Картина усложняется из-за КХД, а адронные мешки содержат большое количество виртуальных глюонных и кварковых пар антикварков, как показано здесь для протона , но качественно аргумент самого низкого уровня энергии верен.

мой протон

Много теоретических усилий затрачивается на попытки вычислить массу протона в КХД на решетке, где учитываются все вносящие вклад потенциалы.

Другая ключевая часть головоломки — сохранение барионного числа. Совокупное число кварков в системе за вычетом совокупного числа антикварков в системе сохраняется. Итак, протон, у которого на три кварка больше, чем количество антикварков, которое у него есть (на оболочке и виртуальном вместе взятых), не может распасться в конечное состояние, которое имеет, например, четыре, два, один или ноль на в нем оболочечных кварков. Протон не является адроном с наименьшей массой-энергией (это был бы пион с примерно 1/7 массой покоя протона), но это адрон с наименьшей массой-энергией с тремя кварками (барионное число которого равно 1) .

обычный ответ состоит в том, что не существует доступного более легкого состояния адрона, на которое он мог бы распасться. согласно этой картине, протон абсолютно стабилен, т. е. если оставить его в покое, он существует вечно.

Почему протон является единственным стабильным адроном?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v