Vad är skillnaden mellan massan hos en proton och massan hos en elektron?


Svar 1:

Det finns en mycket grundläggande skillnad mellan massan hos en elektron och massan hos en proton. Det första man måste komma ihåg är att en elektron är en elementär partikel. En proton å andra sidan är en sammansatt partikel som består av grundläggande enheter av kvarkar och gluoner.

Elektronens massa kommer från kopplingen av en masslös elektron och Higgs-fältets vakuumförväntningsvärde utan noll. Denna koppling är också känd som Yukawa-kopplingen.

Fältet Higgs erhåller ett vakuumförväntningsvärde utan noll efter att elektrodlåksymmetri spontant bryts vid cirka 100 GeV. Massan för varje grundläggande partikel, såsom en elektron eller en kvark, är proportionell mot styrkan i dess Yukawa-koppling.

Under denna energi transporteras elektromagnetismen och de svaga kärnkrafterna av mycket olika mätbosoner. Svag kraft är nu mycket kort. Den bärs av 3 mycket massiva bosoner - W +, W-, Z0 - bärare av SU (2) mätare, var och en med en massa på 70 GeV eller mer. Elektromagnetism å andra sidan bärs av en masslös U (1) foton och har därför oändligt räckvidd.

En kvark förvärvar en liten massa via Yukawa-koppling när elektrokexsymmetri går sönder, men en sammansatt partikel som en proton som är gjord av 3 kvark, förvärvar större delen av sin massa från ett mycket annat fenomen som involverar en annan kraft.

Interaktionen mellan två kvarkar medieras av en masslös SU (3) mätare boson som kallas en gluon. Denna kraft kallas den starka kärnkraften. Styrkan hos denna kraft ökar faktiskt när avståndet mellan 2 kvark ökar, vilket gör det energiskt fördelaktigt för 2 kvark att stanna nära varandra.

Detta fenomen på grund av stark kraft leder till en inneslutning av kvarkar och gluoner i ett mycket litet utrymme med en radie i storleksordningen 1 eller 2 femto meter. Det är där större delen av massan till en proton kommer från. Över 99,9% av en protons massa kommer från inneslutning. Man kan faktiskt anta att kvarkar är masslösa utan att göra någon väsentlig förändring av protonens massa.

Gluons potentiella energi bidrar med cirka 96% av protonens massa och resten kommer från den kinetiska energin från kvarkarna som rör sig i ”havet” av gluoner.