Warum ist Neutron schwerer als Proton? [geschlossen]

Das Neutron besteht aus zwei Down-Quarks und einem Up-Quark; das Proton von zwei Up-Quarks und einem Down-Quark. Dies führt zu zwei Effekten, die ihre Massen unterscheiden. Zum einen haben das Up- und das Down-Quark selbst unterschiedliche Massen. Die andere ist, dass das Proton geladen ist und daher Quantenkorrekturen mit virtuellen Photonen seine Masse beeinflussen. Die Details sind außerordentlich schwierig zu berechnen, aber Gitter-QCD-Simulationen ermöglichen es, die Effekte zu entwirren, und das behauptete Ergebnis ist, dass die Down-Quark-Masse etwa 4,8 MeV gegenüber einer Up-Quark-Masse von etwa 2,0 MeV beträgt. Es ist also hauptsächlich die Tatsache, dass das Down-Quark schwerer ist als das Up-Quark, das das Neutron schwerer als das Proton macht.

Wie andere sagten, ist der von Ihnen aufgeschriebene "Protonenzerfall" -Prozess verboten, gerade weil das Neutron schwerer als das Proton ist.

Wie Sie vielleicht bereits wissen, bestehen Nukleonen aus Quarks; Protonen (uud) und Neutronen (udd) hatten die Massen 938,3 MeV bzw. 939,6 MeV. Der entscheidende Punkt ist, dass der Großteil der Nukleonenmasse aus Quark-Wechselwirkungen stammt.

Um dies zu sehen, beachten Sie die folgenden Punkte:

1. Wenn Sie ein „freies“ Up- oder Down-Quark massieren würden, hätten sie eine Masse von nur wenigen MeV.

2. würde man diese Quarks auf das Innere des Kerns (etwa 10^(-15) m) beschränken, hätten sie Massen in der Größenordnung von mehreren hundert MeV. Das Gedächtnis sagt mir irgendwo in der Größenordnung von einigen hundert MeV (300-400 MeV). Diese ergibt sich aus der Nullpunktsenergie für 10^(-15) m Brunnen.

3. Um also die fehlenden 600-700 MeV zu erklären, muss man sich die Quark-Wechselwirkungen innerhalb der Nukleonen ansehen. Und die derzeitige Fähigkeit, dies (über QCD) zu berechnen, übersteigt derzeit unsere theoretischen Fähigkeiten.

Also zu sagen, dass die Nukleonen wegen der unterschiedlichen Massen der Neutrinos unterschiedliche Massen haben, ist nicht richtig. Der Großteil der Nukleonenmassen stammt von Quark-Wechselwirkungen!

Wenn wir versuchen, die Massenunterschiede mit einem nativen Modell zu erklären, ist das Down-Quark einige MeV massiver als das Up-Quark (niemand weiß warum). Aufgrund der Nullpunktsenergie, in einer Entfernung von 10^(-15) m gefangen zu sein, sollte jedes Nukleon eine Masse von etwa 1 GeV haben. Der einzige Unterschied zwischen Proton und Neutron liegt also in der Größenordnung von MeV, und dieser Unterschied kann als Ergebnis betrachtet werden

• Der Unterschied zwischen dem Proton (udu) und dem Neutron (udd) besteht darin, dass das zweite Down-Quark des Neutrons schwerer ist als das zweite Up-Quark des Protons. Die größere Masse dieses Down-Quarks verleiht dem Neutron also eine größere Masse als dem Proton.

• Die elektrostatischen Kräfte zwischen zwei Höhen und einem Unten (Proton) unterscheiden sich von denen zwischen diesen beiden Unten und einem Oben (Neutron).

Die Instabilität des Neutrons (Beta-Zerfall) ist also darauf zurückzuführen, dass es eine etwas größere Masse als das Proton hat. Und wie sagt man so schön, die Natur sucht immer den niedrigsten Energiezustand (Masse).

Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons. Das Antineutrino ist das Antiteilchen des Neutrinos. Nach dem CPT-Theorem erwarten wir, dass die Massen dieser Teilchen gleich denen des Antiteilchens sind.

Das Neutron ist nicht das Antiteilchen des Protons (die Tatsache, dass die Ladung des Neutrons nicht -1 ist, sollte ausreichen, um dies klarzustellen). Wir haben daher keine Beschränkung auf ihre Massen von QFT. Es stellt sich heraus, dass das Proton weniger massiv ist als das Neutron, sodass der von Ihnen oben beschriebene Protonenzerfallsprozess eine Energiezufuhr erfordert (oder thermische Temperaturen, die so hoch sind, dass der Energieunterschied irrelevant ist).

Es gibt keinen Protonenzerfall - Proton ist ein stabiles Teilchen.

$p^+ \to n + e^+ + \nu_e$ist kein Zerfall, es ist eine Reaktion. Es sollte geschrieben werden als:

$\gamma+p^+ \to n + e^+ + \nu_e$, oder
$p^+ + p^+\to p^+ +n + e^+ + \nu_e$