Perché i neutroni sono più pesanti dei protoni?

Risposta:

Sui quark e quark down sono leggermente diversi in massa.

Spiegazione:

Questa domanda si trascina nei regni della fisica delle particelle, ma fortunatamente la risposta non è troppo approfondita.

nucleoni è il termine di gruppo usato per riferirsi ad entrambi protoni e neutroni. L'immagine sopra mostra il quark composizione di queste due particelle subatomiche. Ma cosa siamo quark?

I quark sono particelle fondamentali, cioè sono, per quanto ne sappiamo, indivisibili. Esistono sei tipi di quark, ma ne discuterò solo due di questi tipi qui. Questi due quark sono il quark 'up' (u) e il quark 'down' (d). Noterai che un nucleone contiene almeno 1 quark up e almeno 1 quark down: l'identità del quark finale, quindi, è ciò che determina l'identità del nucleone stesso.

Ne consegue, quindi, quello di un nucleone carica è determinato dall'identità dei suoi quark costituenti, e questo è corretto, perché i quark up e down hanno stessi oneri diversi. Un quark up ha una carica di #+2/3#, mentre un quark down ha una carica di #-1/3#. Quando totalizzi le cariche delle due diverse combinazioni, osserverai quanto segue:

#Q_p = Q_u + Q_u + Q_d = +2/3 +2/3 -1/3 = + 1 #

#Q_n = Q_u + Q_d + Q_d = +2/3 -1/3 -1/3 = 0 #

Questo spiega perché la carica di un protone è +1 mentre un neutrone è neutro.

Non è ben chiaro perché un quark up abbia una massa diversa rispetto a un quark down, ma questa sarebbe l'unica spiegazione del perché un neutrone sia più pesante di un protone. Il seguente articolo fornisce informazioni contestuali sui quark, che possono essere utilizzate per spiegare queste differenze di massa in futuro:

www.quora.com/Why-is-a-down-quark-heavier-than-an-up-quark