Почему в протоне 3 кварка? [закрыто]

Несколько вопросов, связанных с кварками (я мало что о них знаю, кроме того, что есть 2 аромата, касающиеся протонов и нейтронов).

  1. Почему в протоне или нейтроне 3 кварка? Почему не 2 или 4?

  2. Существует ли верхний предел размера атома, прежде чем гравитация начнет объединять протоны и нейтроны?

  3. Я слышал здесь, что кварки не составляют всю массу нейтрона/протона, если да, то что?

Я думаю, что каждый из этих 3 может (возможно, должен) быть отдельным вопросом. Хотя у вас есть ответ, который касается всех трех, я не знаю, должно ли это оправдывать сохранение его как есть...
Чрезвычайно актуально: что внутри протона?

Ответы (1)

Почему три кварка?

Проще говоря, связанные состояния кварков ( адронов ) должны быть нейтральными по цвету , что означает либо цветной кварк + антицветной антикварк ( мезоны ), либо три кварка, несущие цветной заряд R, G и B соответственно ( барионы ). ( Примечание: Должны также существовать экзотические частицы, такие как тетракварки и пентакварки, но они еще не наблюдались, и есть наблюдаемая кварк-глюонная плазма . Но ни одна из этой экзотической материи не может играть роль протона)

Теперь оказывается, что самой стабильной из всех этих адронных частиц является протон (который оказался барионом). Все остальное рано или поздно распадается на другие частицы (обычно очень скоро) и никак не может составить стабильную материю вокруг нас. Нейтрон составляет исключение из этого, потому что, когда он связан с ядром, он становится стабильным (ну, не совсем, радиоактивный бета-распад все еще может происходить).

Также обратите внимание, что даже если какая-то мезонная частица была стабильной, мезоны все равно остаются бозонами. Таким образом, они не будут подчиняться принципу запрета Паули, и, вероятно, из них будет невозможно построить что-либо вроде ядра. Для этого, скорее всего, нужны фермионы, а это означает барионы и три кварка.

Размер атома

Это не имеет ничего общего с гравитацией. Большие атомы нестабильны исключительно по ядерным причинам (т.е. их ядра чрезвычайно быстро распадаются из-за радиоактивности). Гравитационные соображения важны только для огромных объектов (как правило, звезд и продуктов их загробной жизни, таких как белые карлики и нейтронные звезды).

Масса протона

Со времен Эйнштейна мы знаем, что Е "=" м с 2 , т.е. энергия есть масса. Таким образом, каждый раз, когда происходит какое-то взаимодействие, вы должны учитывать его энергию связи при вычислении массы составного объекта. Масса протона возникает почти исключительно из-за сильных взаимодействий, которые связывают вместе три кварка.

Относительно массы: очень трудно измерить собственную массу кварков , потому что они никогда не находятся в свободном состоянии (факт, известный как «удержание»), но считается, что верхние и нижние кварки, из которых состоит протон, очень легкие (менее чем 10 МэВ), поэтому большая часть массы протона приходится на энергию связи.
@dmckee: конечно, это трудно измерить, но оно все еще имеет определенное значение в Стандартной модели, и поэтому его можно экстраполировать на основе косвенных измерений. И что вы имеете в виду, говоря, что ап-кварки считаются легкими ? Известно , что они имеют массу в диапазоне 1,7-3,3 МэВ. Вы просто говорите о статистической значимости?
Это имелось в виду как дальнейшее изложение (пока еще на уровне поп-научных), а не как критика. Я оставил свое значение для масс легких кварков неточным, потому что PDF имеет нижнее значение примерно в два раза больше значений (которые вы перечисляете) для верхнего.
@dmckee: а, тогда ладно. Во всяком случае, я прекрасно понимаю, что понятие массы далеко не тривиально в КТП и тем более для кварков. Так что ваш комментарий, безусловно, имеет свои достоинства. Кстати, верно: даун-кварки более массивны. Я включил массу кварка только потому, что неправильно истолковал часть вашего комментария, в которой говорилось «... составить протон ...», как относящуюся к кварку :-)
Что касается ваших комментариев о размере атома, как насчет нейтронных звезд?
Почему в протоне 3 кварка? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v