Masele particulelor compuse

[Mishulanu]

Protonul si neutronul sunt particule compuse din cate 3 cuarci fiecare. Masa protonului este de 938 MeV si este compus din 2 curaci up, fiecare cu o masa de repaus de 1.9 MeV si un cuarc down cu masa de repaus de 4.4 MeV. Asta inseamna ca mai putin de 1% din masa protonulul este reprezentata de masele de repaus ale cuarcilor din care este facut. De unde vine restul de 99% din masa protonului?
Cumva din faptul ca acei cuarci se misca cu viteze relativiste si masele lor cresc proportional cu aceste viteze sau este vorba despre un alt fenomen fizic?

[Adi]

Protonul si neutronul sunt particule compuse din cate 3 cuarci fiecare. Masa protonului este de 938 MeV si este compus din 2 curaci up, fiecare cu o masa de repaus de 1.9 MeV si un cuarc down cu masa de repaus de 4.4 MeV. Asta inseamna ca mai putin de 1% din masa protonulul este reprezentata de masele de repaus ale cuarcilor din care este facut.

Corect.

De unde vine restul de 99% din masa protonului?

Buna intrebare. Vine din energia de legatura intre cuarci, prin schimbul de gluoni prin forta tare (teoria QCD). S-a reusit anul trecut sa se prezica teoreteic masa protonului pe baza calculelor folosind QCD.

Cumva din faptul ca acei cuarci se misca cu viteze relativiste si masele lor cresc proportional cu aceste viteze sau este vorba despre un alt fenomen fizic?

Vezi mai sus.

[Mishulanu]

Am mai citit pe net informatii despre acesta problema si se pare ca energia de legatura dintre cuarci se manifesta ca perechi quark-anticuarc care se anihileaza rapid dar a caror masa contribuie la masa hadronului, generand valoarea observata experimental. Deci, 99% din masa nucleului si implicit a tot ceea ce este facut din nucleoni este rezultatul particulelor virtuale.

Acum, energia de legatura dintre cuarci este egala cu energia de care ar fi nevoie pentru a elibera cuarcii din hadron? Adica daca fiecare cuarc ar avea suficienta energie pentru a fi liber suma energiilor celor 3 cuarci ar fi egala cu masa hadronului?

[Adi]

Am mai citit pe net informatii despre acesta problema si se pare ca energia de legatura dintre cuarci se manifesta ca perechi quark-anticuarc care se anihileaza rapid dar a caror masa contribuie la masa hadronului, generand valoarea observata experimental. Deci, 99% din masa nucleului si implicit a tot ceea ce este facut din nucleoni este rezultatul particulelor virtuale.

Da. Se mai numesc in engleza si "sea quarks", adica marea de cuarci, in afara de cei trei cuarci principali. Interactia intre cuarci se realizeaza prin schimbul de gluoni, care ei sunt particulele care mediaza forta tare.

Acum, energia de legatura dintre cuarci este egala cu energia de care ar fi nevoie pentru a elibera cuarcii din hadron? Adica daca fiecare cuarc ar avea suficienta energie pentru a fi liber suma energiilor celor 3 cuarci ar fi egala cu masa hadronului?

In principiu da, numai ca in practica s-a vazut ca nu pot exista cuarci sau gluoni in stare libera. Atunci cand incerci sa scoti un cuarc sau gluon din gadron, energia pe care o dai, ca de scos il scoti, se transforma si in a crea noi particule astfel incat sa apara un nou hadron ...

[Mishulanu]

In principiu da, numai ca in practica s-a vazut ca nu pot exista cuarci sau gluoni in stare libera. Atunci cand incerci sa scoti un cuarc sau gluon din gadron, energia pe care o dai, ca de scos il scoti, se transforma si in a crea noi particule astfel incat sa apara un nou hadron ...

Da, am citit despre acest fenomen, confinarea cuarcilor. Dar daca temperatura inconjuratoare este suficient de mare astfel incat cuarcii sa aiba mereu o energie suficient de mare pentru a se elibera, materia se va afla intr-o alta stare, quark-gluon plasma cred ca se numeste, in care cuarcii se misca liber.

Daca 99% din masa nucleonilor este reprezetata de energia de legatura, nu poate fi si masa de repaus tot o forma de energie de legatura? Adica un electron cu masa de 511 KeV poate fi legat de ipoteticul camp Higgs, energia de legatura fiind egala fix cu masa acestuia. Pentru a se elibera electronul are nevoie de o energie de 511 KeV, pe care o primeste prin intermediul unui pozitron de masa egala, eliberandu-se astfel din campul Higgs.

[Adi]

In principiu da, numai ca in practica s-a vazut ca nu pot exista cuarci sau gluoni in stare libera. Atunci cand incerci sa scoti un cuarc sau gluon din gadron, energia pe care o dai, ca de scos il scoti, se transforma si in a crea noi particule astfel incat sa apara un nou hadron ...

Da, am citit despre acest fenomen, confinarea cuarcilor. Dar daca temperatura inconjuratoare este suficient de mare astfel incat cuarcii sa aiba mereu o energie suficient de mare pentru a se elibera, materia se va afla intr-o alta stare, quark-gluon plasma cred ca se numeste, in care cuarcii se misca liber.

Da, atunci cuarcii nu mai sunt in hadroni. Forta tare scade cu atat mai mult in intensitatea cu cat energia e mai mare. Ei sunt liberi, dar foarte repede se ciocnesc cu alti cuarci, schimba gluoni, dispar, apar noi cuarci si asa mai departe. Sunt liber, dar traiesc foarte putin.

Daca 99% din masa nucleonilor este reprezetata de energia de legatura, nu poate fi si masa de repaus tot o forma de energie de legatura? Adica un electron cu masa de 511 KeV poate fi legat de ipoteticul camp Higgs, energia de legatura fiind egala fix cu masa acestuia. Pentru a se elibera electronul are nevoie de o energie de 511 KeV, pe care o primeste prin intermediul unui pozitron de masa egala, eliberandu-se astfel din campul Higgs.

O energie de legatura apare intre elemente componente. Cum electronul este particula elementara, nu este formata din nimic, si atunci nu are intre ce sa fie energia de legatura. Particulele elementare trebuie sa aiba o noua sursa a masei si asta ar explica-o campul Higgs, daca bosonul Higgs exista.