Care este diferența dintre masa unui proton și masa unui electron?


Răspunsul 1:

Există o diferență foarte de bază între masa unui electron și cea a unui proton. Primul lucru de care trebuie să țineți cont este că un electron este o particulă elementară. Pe de altă parte, un proton este o particulă compusă formată din unități fundamentale de quark și gluoni.

Masa unui electron provine din cuplarea unui electron fără masă și valoarea așteptării la zero a câmpului Higgs. Acest cuplaj este cunoscut și sub numele de cuplaj Yukawa.

Câmpul Higgs dobândește o valoare așteptării de vid non zero după ce simetria electroweak este spartă spontan la aproximativ 100 GeV. Masa fiecărei particule fundamentale, cum ar fi un electron sau un quark, este proporțională cu rezistența cuplajului său Yukawa.

Sub această energie, electromagnetismul și forțele nucleare slabe sunt purtate de bosoni de calibru foarte diferiți. Forța slabă este acum foarte scurtă. Este transportat de 3 bosoni foarte masivi - W +, W-, Z0 - purtători de gabarit SU (2), fiecare cu o masă de 70 GeV sau mai mult. Pe de altă parte, electromagnetismul este purtat de un foton cu calibru U (1) fără masă și, prin urmare, are o gamă infinită.

Un quark dobândește o masă mică prin cuplarea Yukawa atunci când se sparge simetria electroweak, dar o particulă compusă ca un proton care este alcătuită din 3 quark, dobândește cea mai mare parte a masei sale dintr-un fenomen foarte diferit care implică o forță diferită.

Interacțiunea dintre 2 quark este mediată de un boson de calibru SU (3) fără masă, numit gluon. Această forță se numește forța nucleară puternică. Puterea acestei forțe crește de fapt, pe măsură ce distanța dintre 2 quark crește, ceea ce face din punct de vedere energetic favorabil ca 2 quark să rămână aproape unul de celălalt.

Acest fenomen datorită forței puternice duce la închiderea de quarkuri și gluoni într-un spațiu foarte mic, cu o rază de ordinul a 1 sau 2 metri femto. De aici provine cea mai mare parte a masei la un proton. Peste 99,9% din masa unui proton provine din închisoare. Într-adevăr, s-ar putea presupune că quark-urile sunt lipsite de masă fără să facă vreo modificare semnificativă a masei unui proton.

Energia potențială a gluonilor contribuie cu aproximativ 96% din masa protonului, iar restul provine din energia cinetică a quarkurilor care se deplasează în „marea” gluonilor.