Ядро меньше электрона?

В классической неправильной модели атома «бильярдный шар» электроны часто изображаются в виде меньших шаров, чем протоны и нейтроны в ядре.

Однако из квантовой механики мы знаем, что электрон на самом деле представляет собой нелокализованное электронное облако.

Я предполагаю, что точно так же нелокализованы протоны и нейтроны. Но поскольку сильная ядерная сила, притягивающая их, намного сильнее, чем кулоновская сила, притягивающая электроны, означает ли это, что массовая плотность протонов и нейтронов в ядре намного сильнее заключена в меньшую область, чем электронное облако, и, таким образом, ядро меньше электрона?

Итак, по сути, мой вопрос на самом деле заключается в том, ограничена ли масса ядра сильнее, чем масса электрона?

Я полагаю, вы путаете длину волны Комптона и радиус заряда соответствующих частиц. Нуклоны имеют радиус составности около ферми. Чтение на обоих может помочь вам.
Что такое «радиус составности»?
Правильное утверждение: «Массовая плотность протонов и нейтронов в ядре гораздо сильнее ограничена меньшей областью, чем электронное облако, и, таким образом, ядро ​​меньше электронного облака ». Облака в QM — это визуализация вероятности обнаружения.
Что вы подразумеваете под "размером"? Ни электроны, ни ядра не являются маленькими бильярдными шарами, которые соответствуют нашим ньютоновским представлениям о мире :) Если я могу предложить более полезный подход, подумайте об эксперименте, который ответит на вопрос, который вы задаете. В качестве замечательных примеров посмотрите, как мы придумали различные атомные модели в 20-м веке.
@Gert Естественно, это радиус ограничения в непертурбативной КХД; но практически это примерно зарядовый радиус нуклона, точно и однозначно измеренный в ГИС.
@CosmasZachos Что такое DIS?
Глубоконеупругое рассеяние электронов (фотонов!) на нуклонах. Он исследует внутреннюю структуру нуклонов, поэтому распределение заряда определяет приблизительный порядок величины распределения кварков по импульсу, а значит, и в координатном пространстве. Так мы узнаем, на что похожи внутренности нуклонов. Ничего подобного для бесструктурных электронов не существует!

Ответы (3)

Вопрос смешивает электронное «облако», которое на самом деле является вероятностью того, где электрон может быть найден, с размером электрона. Электрон не имеет размера, что может означать либо его нулевой размер, либо то, что размер в квантовой области является бессмысленной величиной, в зависимости от того, как об этом думать.

Электрон имеет гораздо меньшую массу, чем ядро. В результате существует гораздо большая неопределенность в его положении. Неуверенность в положении описывается электронным «облаком», но не описывает сам электрон. Электрон описывается уравнением Дирака, и его взаимодействия ограничиваются микрокаузальностью или условием локальности в qed, согласно которому электрон не имеет размера.

Ядро имеет гораздо большую массу, с меньшей неопределенностью положения. Но ядро ​​состоит из ряда протонов и нейтронов, которые сами состоят из кварков и глюонов. Условие микропричинности предполагает, что кварки и глюоны по отдельности имеют нулевой размер, но конгломерат означает, что нельзя ожидать, что отдельные кварки и глюоны будут находиться в одном и том же месте. Тогда имеет смысл говорить о размере протона, нейтрона или ядра, ссылаясь на различия в возможном положении отдельных кварков и глюонов, хотя, возможно, и не очень точно. В любом случае обсуждение размера ядра сильно отличается от обсуждения неопределенности положения ядра, и можно сказать, что размер ядра намного больше, чем размер электрона.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Электрон определяется в Стандартной модели как элементарная точечная частица, не имеющая размера или пространственной протяженности.

С другой стороны, протоны и нейтроны, составляющие ядро, являются составными частицами, как определено в Стандартной модели, и они имеют пространственное расширение. Конечно, они состоят из кварков, антикварков и глюонов (вопреки распространенному мнению, не из трех, а только из валентных кварков), а на самом деле из кварков, антикварков и глюонов.

введите описание изображения здесь

Поэтому, исходя из этого, было бы неправильно говорить, что ядро, составная частица, меньше, чем электрон, точечная частица, не имеющая пространственного расширения.

Однако вы имеете в виду тот факт, что, согласно КМ, электронное облако является физическим проявлением математического описания того, что мы называем распределением вероятностей электрона. Это имеет пространственное расширение.

Диаметр ядра находится в диапазоне от 1,7566 фм (1,7566×10-15 м) для водорода (диаметр одного протона) до примерно 11,7142 фм для урана.[7] Эти размеры намного меньше, чем диаметр самого атома (ядро + электронное облако), примерно в 26 634 раза (радиус атома урана составляет около 156 пм (156 × 10–12 м)) [8] до примерно 60 250 (водородный атомный радиус составляет около 52,92 пм).

https://en.wikipedia.org/wiki/Атомное_ядро

И в нашей Вселенной так получилось, что (радиус) пространственного расширения этого электронного облака больше, чем средний радиус ядра (которое тоже имеет пространственное расширение). Так что в этом смысле вы могли бы утверждать, что ваше утверждение об электронном облаке и ядре заслуживает внимания. Таким образом, вы могли бы сказать, что пространственное расширение ядра (которое является просто распределением вероятностей моря составляющих) меньше, чем распределение вероятностей электрона (облака).

«(вопреки распространенному мнению, не три, это только валентные кварки), а на самом деле море кварков, антикварков и глюонов». - Вы что-нибудь читали об этом? Мне это интересно, но я не могу найти никаких зацепок на вики-странице.
@csiz: я бы начал с en.wikipedia.org/wiki/Quark и искал варианты использования слов «валентность» и «море». См. Также profmattstrassler.com/articles-and-posts/largehadroncolliderfaq/… , потенциальный источник изображения, используемого (без указания авторства) в этом ответе.

«Из квантовой механики мы знаем, что электрон на самом деле представляет собой нелокализованное электронное облако».

Это неправильно. Электрон является точечной частицей и меньше нуклона. Квантовую частицу не следует путать с квантовой волновой функцией.