Densidad de un protón

Estaba haciendo algunos ejercicios el otro día, cuando me encontré con esta pregunta en mi libro:

Un protón pesa alrededor de 1,66 x 10 -24 gy tiene un diámetro de unos 10 -15 m. ¿Cuál es su densidad en g/cm 3 ?

Como puede ver, una pregunta realmente simple y estándar, pero... ¿tiene sentido decir que un protón tiene masa ? ¿Y calcular su densidad? Si es así, ¿lo considero una esfera?

Me parece que las partículas subatómicas son tan pequeñas que realmente no tiene sentido hablar de masa , volumen y densidad como si estuviéramos hablando de... ¡pelotas de tenis!

Entonces, ¿de dónde crees que viene la masa, sino de las partículas elementales? de la materia oscura?
Necesitas considerarlo como una esfera.
Apuesto a que no te sorprende que un átomo de hidrógeno tenga masa. Un átomo de hidrógeno consta de un protón y un electrón. La mayor parte de su masa se debe al protón. Y una masa de una molécula de hidrógeno H 2 hay casi una masa de dos protones en él.
El "diámetro" proviene de la raíz del radio de carga cuadrático medio , que es básicamente una medida de la extensión "promedio" de la carga desde un punto central.

Respuestas (1)

Un protón es un estado ligado de tres quarks. Los propios quarks son (hasta donde sabemos) puntuales, pero debido a que los tres están unidos, el protón tiene un tamaño finito. No tiene un borde afilado más de lo que un átomo tiene un borde afilado, pero un borde se define convencionalmente en un radio de 0,8768 femtómetros. Los protones son esféricos de la misma manera que los átomos son esféricos aunque estén formados por electrones discretos.

Los tres quarks tienen una masa, pero en realidad el protón es mucho más pesado que la masa combinada de los tres quarks. Esto se debe a que la energía de enlace de los quarks es muy alta y esa energía aumenta la masa de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein. mi = metro C 2 .

Entonces, sí, tiene sentido calcular la densidad del protón al igual que tiene sentido calcular la densidad de un átomo.

John, la energía de enlace es negativa. Un cuerpo fuertemente ligado tendrá menos masa que sus componentes separados. Es por eso que los núcleos atómicos tienen menos masa que la suma de los protones y neutrones constituyentes. La masa de protones es aproximadamente el 1% de interacción de Higgs, o menos. El balance es el equivalente de masa de energía cinética de los quarks, gluones y todas las cosas virtuales asociadas que contiene.
@UncleAl: cierto en general, pero los quarks son un caso especial debido al confinamiento.
Específicamente, intuitivamente uno podría pensar que los quarks se mueven a velocidades relativistas dentro del protón, mientras que los protones se mueven a velocidades no relativistas dentro de los núcleos. Entonces, la energía cinética de los protones en un núcleo es menor que su energía de enlace (en valores absolutos), pero sucede lo contrario para los quarks en protones, neutrones...
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