Welche Bedeutung hat es, dass Proton und Neutron ungefähr die gleiche Masse haben?

Die Masse eines Protons ist 1.673 × 10 27 kg und die Masse eines Neutrons ist 1.675 × 10 27 kg. (Ungefähr.) Wäre etwas anders, wenn sie unterschiedliche Massen hätten? Gibt es einen "Grund", dass sie massemäßig so nah beieinander liegen? Was tut die gleiche Masse für sie?

Abgesehen davon, dass ein Neutron in ein Proton und zwei sehr leichte Teilchen zerfällt?
Ein Photon kann in ein Elektron und ein Positron zerfallen, es sagt nichts über seine Masse aus
@MartinBeckett das Photon zerfällt nicht. Sie beschreiben eine Wechselwirkung des Photons mit einem Feld. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/lepton.html#c6 . Denken Sie, im Massenschwerpunkt von Elektron und Positron ist der Impuls null, aber ein Photon , das für diesen Massenschwerpunkt auch existieren sollte, kann niemals null Impuls haben. Es handelt sich also um eine Zwei-Teilchen-Wechselwirkung, Photon+Feld

Antworten (1)

Der größte Teil der Masse von Proton und Neutron entsteht aufgrund der invarianten Masse des Systems sich bewegender virtueller Quarks und Gluonen, aus denen die Protonen und Neutronen bestehen. Obwohl Gluonen masselos sind, macht ihre Energie aufgrund der Masse-Energie-Äquivalenz die Masse von Protonen und Neutronen aus. Die Masse von Protonen und Neutronen liegt ungefähr in der Größenordnung von 10 2 mehr als die 3 Valenzquarks (uud für Proton und udd für Neutron), aus denen sie "angeblich" bestehen, und das meiste davon stammt von diesen virtuellen Gluonen und Quarks. Zusätzlich bilden einige dieser Quarks zusätzliche gebundene Strukturen wie Mesonen, die starke Kräfte zwischen Nukleonen vermitteln.

Die Bedeutung von Protonen und Neutronen mit ungefähr derselben Masse besteht darin, dass die starke Wechselwirkung einen viel größeren Beitrag zum Hamilton-Operator leistet als die elektromagnetische Wechselwirkung oder die schwache Wechselwirkung bei den gegebenen Entfernungs- (oder Energie-) Skalen. Genau aus diesem Grund führte Heisenberg das Isospin-Modell ein. Einfach gesagt,

H = H S T R Ö N G + H w e A k + H e l e C T R Ö M A G N e T ich S M

Da auf dieser Skala die starke Wechselwirkung gegenüber der schwachen und der elektromagnetischen dominiert,

H H S T R Ö N G
und da die starke Wechselwirkung nicht von der Natur der betreffenden Nukleonen abhängt, sind die Massen von Proton und Neutron gleich.

„sind gleich“ innerhalb der Breite, die durch die Existenz von elektromagnetischen und schwachen Beiträgen in höheren Ordnungen eingeführt wird