양성자는 전자보다 큰가요?

양자 역학적 입자는 질량이 잘 정의되어 있지만 크기 (반지름, 부피 등)가 잘 정의 된 것은 아닙니다 고전적인 감각. 입자에 길이 눈금을 지정할 수있는 방법은 여러 가지가 있지만, 크기와 모양이 잘 정의 된 작은 공이라고 생각하면 실수를하는 것입니다.

de Broglie 파장 : 작은 구멍을 통과하는 입자는 $$ \ lambda_ {dB} = \ frac {h} {mv} $$ 여기서 $ h $ 는 플랑크 상수, $ m $ 는 입자의 질량이고 $ v $ 는 입자의 속도입니다. 이것은 회절 및 간섭과 같은 양자 효과가 중요한 길이 척도를 설정합니다. 또한 이상 기체에서 입자 사이의 평균 간격이 $ \ lambda_ {dB} $ 이하이면 고전적인 통계 역학이 무너집니다 ( 예를 들어 엔트로피는 $-\ infty $ )로 발산합니다.

Compton 파장 : 입자의 위치를 측정하는 한 가지 방법은 입자가있을 것이라고 생각하는 영역에 레이저를 비추는 것입니다. 광자가 입자에서 벗어난 경우 광자를 감지하고 입자의 위치를 확인하기 위해 궤도를 다시 추적 할 수 있습니다. 측정 해상도는 다음과 같습니다. 이것은 사용 된 광자의 파장으로 제한되므로 더 작은 파장의 광자는 더 정확한 측정을 산출합니다.

그러나 특정 지점에서 광자의 에너지는 입자의 질량 에너지와 동일합니다. 이러한 광자의 파장은 다음과 같이 지정됩니다. $$ \ lambda_c = \ frac {hc} {mc ^ 2} = \ frac {h} {mc} $$ 이 척도에서는 광자-입자 충돌이 입자-반입자 쌍을 생성하기 시작하기 때문에 위치 측정이 더 정확하지 않습니다.

” 클래식 ” 반경 : 총 전하량을 압축하려는 경우 pan class = “math-container 반경이 $ r $ 인 구로 “> $ q $ 들어가면 대략 $ U와 같은 에너지가 필요합니다. = \ frac {q ^ 2} {4 \ pi \ epsilon_0 r} $ (이것은 3/5의 비율로 떨어져 있지만 신경 쓰지 마십시오. 우리는 단지 몇 배만보고 있습니다). (충전 된) 입자의 나머지 에너지 $ mc ^ 2 $ 와 동일하면 $$ r_0 = \ frac {q ^ 2} {4 \ pi \ epsilon_0 mc ^ 2} $$ 이것은 iv id 전하가 $ q $ 이고 질량이 $ 인 입자의 = “988aeaefa2”>

Vladim의 좋은 마지막 답변을 읽는 것도 중요합니다. 원자에는 잘 정의 된 부피가 없습니다. 전자와 양성자를 질량 밀도가 균일 한 완벽한 구체로 취급하는 것은 정확하지 않습니다. 그러나 고전적인 측정은 전자를 양성자 직경의 약 2.5 배에 놓을 수 있지만 (그것에 대한 인용이 좋을 것입니다-고전적인 전자 반경을 언급하고 있습니까?) 양성자의 질량은 2000입니다. 전자의 질량을 곱합니다.

일반적으로 전자의 질량은 $ 9.1 \ times 10 ^ {-31} kg $ 이고 양성자는 $ 1.67 \ times 10 ^ {-27} kg $ 입니다. ” 크기 ” 및 질량이 동일하지 않습니다.

댓글

• 원자는 부피가 잘 정의되어 있지만 화학적 성질에 따라 다릅니다. 예를 들어, 실내 조건에서 금속의 나트륨 원자의 부피는 ~ 0.4 nm $ ^ 3 $입니다.
• @ my2cts 이것이 어떻게 ‘ s 일반적으로 보십니까? 3m 높이 750m2의 주차 공간에는 50 대를 수용 할 수있는 공간이 있기 때문에 주차장에있는 차의 크기가 45m3라고하는 것 같습니다. 나는 ‘ 전문가는 아니지만 원자에 대해서는 이치에 맞을 것입니다.
• @ my2cts이 모든 보행과 모순이 정말로 필요합니까? ‘의 요점은 무엇입니까?
• @ my2cts 자동차 타이어는 볼륨이 매우 잘 정의되어 있습니다. 모든 고전적인 객체는 잘 정의 된 모양 / 경계 / 가장자리 등을 가지고 있습니다. 당신의 논리는 내가 공기를 빼낼 수 있기 때문에 비치 볼과 같이 잘 정의 된 볼륨을 가지고 있지 않다는 것을 암시합니다. 아니요. It ‘의 볼륨은 $ 4 / 3 \ pi r ^ 3 $입니다.
• @Foo Bar 원자 또는 이온 볼륨을 정의하는 데 유용한 경우가 있습니다. 원자에 잘 정의 된 부피가 없다는 말이 항상 유용한 것은 아닙니다. 나는 할 수 있기 때문에 지나치게 자신감있는 진술에 반대한다. 교리가 없습니다. 마지막 댓글로 포럼 규칙을 위반하고 있습니다.

양성자는 반경은 약 0.8-0.9 펨토 미터입니다. 이 값은 매우 작은 규모에서 쿨롱 전위의 세부 사항에 민감한 산란 및 분광 데이터에서 얻습니다.

우리가 아는 한 전자는 포인트 입자 . 회전 이외의 내부 자유도는 발견되지 않았고 산란 데이터는 반경 $ 10 ^ {-18} $ m (위키 백과에서 참조로 끊어진 링크). 해결되지 않은 문제는 EM 자체 에너지가 점 입자에 대해 발산한다는 것입니다. 반경 2.8 femtometer의 경우이 자체 에너지는 이미 전자 질량과 동일하므로이 값을 전자의 (Thomson) 반경이라고합니다. 혼란을 야기한 것은 바로이 숫자입니다.

이 주장의 배경에는 양성자와 중성자의 질량이 전자보다 약 2000 배 더 큽니다. 질량은 크기보다 입자의 더 객관적이고 영구적 인 특성입니다 (종종 파동 함수의 범위로 정의되며 다양한 상황에서 크게 달라질 수 있음).

댓글

• 답변에 감사드립니다 …하지만 이렇게 생각해보십시오. 입자의 질량은 반경에 직접 비례하는 부피에 직접 비례합니다 …그래서 저는 ‘ 어떤 상황에서도 전자의 반경이 양성자의 반경보다 더 클 수 있는지 알 수 없습니다.
• @ alienare4422 볼륨 또한 반경에 직접 비례합니다. 아니요, 그렇지 않습니다.
• @ alienare4422 입자의 밀도는 입자의 밀도가 일정하다고 가정하는 경우에만 입자의 질량이 부피에 비례합니다. 이러한 밀도는 모든 입자에 대해 동일하며 입자의 밀도는 모든 상황에서 동일합니다. 특히 양자 세계에서는이 중 어느 것도 사실이 아닙니다.

이상한 아이디어를 알려 드리겠습니다. 전자와 양성자의 반지름은 고정되어 있지만 복잡합니다. 여기서 실수 부분은 평균이고 허수 부분은 표준 편차입니다. 그런 다음 전자와 양성자의 고전적인 반경이 평균값을 결정하고 평균 제곱근 값은 그 의미에서 가변적입니다. 상대 론적 보정이 적용될 때 전자 반경은 높은 에너지에서 포인트 방향이며, 산란 단면은 고전적인 전자 반경의 제곱에 비례합니다.

전자에 의한 광자의 산란 단면 공식 정규화 할 필요가 없으며 산란 단면을 결정합니다. $$ Re \ sigma = \ sigma (0)-\ sigma (\ infty) = \ frac {8} {3} \ pi r_e ^ 2; \ sigma (x) = \ sigma (\ frac {\ hbar \ omega} {mc ^ 2}) $$ 이 경우 복잡한 형태의 반경은 $$ R_e = r_e (1 \ pm \ sqrt {(Re \ sigma- \ pi r_e ^ 2) / \ pi} i) = r_e (1 \ pm 1.29i) $$ 모듈러스 산란 단면을 결정합니다. $$ | R_e | = r_e | 1 \ pm1.29i | = 1.63r_e = \ sqrt {\ frac {8} {3}} r_e $$ 스팬> 전자에 의한 전자 산란과 두 개의 광자가 형성되는 전자와 양전자의 소멸 단면에 대한 공식은 정규화가 필요합니다. 정규화 매개 변수는 광자가 전자에 의해 산란 될 때 전자의 크기가 전자의 크기와 일치하도록 선택해야합니다. 세 가지 공식이 전자의 크기를 똑같이 결정한다는 것이 밝혀졌습니다.

소립자의 크기에 대한 명확한 값은 없습니다. 기본 입자는 유한 한 크기를 가지고 있지 않으며 그들의 전하에 의해 명확한 최종 크기를 결정하는 것은 불가능합니다. 전자의 경우 다양한 반응의 산란 단면이 있으며 그 도움으로 전자의 복잡한 크기를 결정할 수있었습니다. 전자의 복잡한 크기는 허수 부까지 결정됩니다. 양성자의 경우 반응의 단면적을 설명하는 공식이 없기 때문에 이것은 할 수 없습니다. 핵력은 섭동 이론에 의해 설명되지 않으므로 측정 만 이루어지며 이론적 공식은 없습니다. 전자의 고전적인 반경은 양성자의 고전적인 반경보다 큽니다. 그러나 이것은 아무 의미가 없으며 양성자의 크기는 알 수 없습니다.