Thành viên:No-ADN-G/Nucleon

Tổng quan

Tính chất

Proton và neutron được biết đến nhiều nhất là nucleon, tức là thành phần của hạt nhân nguyên tử, nhưng chúng cũng tồn tại dưới dạng các hạt tự do. Các neutron tự do không ổn định, có chu kỳ bán rã khoảng 13 phút, nhưng chúng phổ biến trong tự nhiên và có các ứng dụng quan trọng (xem bức xạ neutron và tán xạ neutron ). Các proton đơn lẻ, không liên kết với các nucleon khác, thường được coi là hạt nhân của các nguyên tử hoặc ion hydro, nhưng trong một số trường hợp (tia vũ trụ, chùm proton), chúng có thể được coi là các proton tự do.

Cả proton và neutron đều không phải là hạt cơ bản ,, cụ thể là ba hạt quark . Một proton bao gồm hai quark lên và một quark xuống , trong khi neutron có một quark lên và hai quark xuống. Các quark được giữ với nhau bởi lực tương tác mạnh , hoặc tương đương, bởi các gluon , là trung gian cho lực tương tác mạnh.

Một quark lên có điện tích ⁺²/3   e , và một quark xuống có điện tích ^-1/3   e , do đó các điện tích tổng của proton và neutron lần lượt là + e và 0. Do đó, neutron có điện tích bằng 0 (không) và do đó trung hòa về điện; thật vậy, thuật ngữ "neutron" xuất phát từ thực tế là từ một neutron trung hòa về điện.

Khối lượng của proton và neutron khá giống nhau: proton là 1,6726.10²⁷ kg hoặc 938,27 MeV/c², trong khi neutron là 1,6749.10²⁷ kg hoặc 939,57 MeV/c² . Các neutron nặng hơn proton khoảng 0,13%. Sự giống nhau về khối lượng có thể được giải thích một cách đại khái bằng sự khác biệt nhỏ về khối lượng của quark lên và quark xuống tạo thành các nucleon. Tuy nhiên, một lời giải thích chi tiết vẫn là một vấn đề chưa được giải quyết trong vật lý hạt.

Các spin của cả hai proton và neutron là có nghĩa là chúng là fermion và, như electron (và không giống như boson ), phải tuân thủ các nguyên tắc loại trừ Pauli , một hiện tượng rất quan trọng trong vật lý hạt nhân : proton và neutron trong một nguyên tử hạt nhân tất cả không thể ở cùng một trạng thái lượng tử ; thay vào đó chúng lan rộng ra thành vỏ hạt nhân tương tự như vỏ điện tử trong hóa học. Cũng quan trọng, spin này (của proton và neutron) là nguồn spin hạt nhân trong các hạt nhân lớn hơn. Spin hạt nhân được biết đến nhiều nhất với vai trò quan trọng của nó trong kỹ thuật NMR / MRI cho các phân tích hóa học và sinh hóa.

Mô men từ của một proton, ký hiệu là μ _p , là 279 nuclear magnetons (μ_N) , trong khi mô men từ của neutron là μ _n = −191 μ_N Các thông số này cũng quan trọng trong NMR / MRI.

Tính ổn định

Một neutron ở trạng thái tự do là một hạt không ổn định, với chu kỳ bán rã khoảng mười phút. Nó trải qua β^⁻
</br> β^⁻
phân rã (một loại phân rã phóng xạ ) bằng cách biến thành proton trong khi phát ra electron và antineutrino electron . Bản thân một proton được cho là ổn định hoặc ít nhất là thời gian tồn tại của nó quá dài để đo. Đây là một cuộc thảo luận quan trọng trong vật lý hạt, (xem phân rã Proton ).

Mặt khác, bên trong một hạt nhân, các proton và neutron kết hợp (nucleon) có thể ổn định hoặc không ổn định tùy thuộc vào loại hạt nhân hoặc loại hạt nhân. Bên trong một số hạt nhân, một neutron có thể biến thành một proton (tạo ra các hạt khác) như mô tả ở trên; sự đảo ngược có thể xảy ra bên trong các hạt nhân khác, trong đó một proton biến thành neutron (tạo ra các hạt khác) thông qua β⁺
, β⁺
phân rã , hoặc bắt giữ electron . Và bên trong vẫn còn các hạt nhân khác, cả proton và neutron đều ổn định và không thay đổi hình dạng.

Antinucleons

Cả hai nucleon đều có các phản hạt tương ứng: phản proton và antineutron , có cùng khối lượng và điện tích trái dấu với proton và neutron tương ứng, và chúng tương tác theo cùng một cách. (Điều này thường được cho là chính xác , do tính đối xứng CPT . Nếu có sự khác biệt, nó quá nhỏ để đo trong tất cả các thí nghiệm cho đến nay. ) Đặc biệt, các antinucleon có thể liên kết thành một "antinucleus". Cho đến nay, các nhà khoa học đã tạo ra các hạt nhân antideuterium và anthelium-3 . [[Thể loại:Nucleon]] [[Thể loại:Neutron]] [[Thể loại:Baryon]] [[Thể loại:Hadron]] [[Thể loại:Pages with unreviewed translations]]