¿Por qué las masas de protones y neutrones son casi iguales? [duplicar]

Si calcula la relación entre la masa del protón y sus quarks constituyentes , verá que los quarks en realidad representan solo el 1,0% de la masa del protón. Un cálculo similar para un neutrón muestra que las masas de los quarks representan el 1,3% de la masa del neutrón. Por lo tanto, para ambas partículas, el 99% de la masa no es simplemente la suma de las masas de las partículas subatómicas.

Entonces, ¿de dónde viene la masa de estas partículas entonces? Se puede interpretar como la energía de interacción de las partículas subatómicas (piense$E=mc^2$hacia atrás); y dado que tanto los protones como los neutrones consisten en una mezcla relativista de quarks y gluones que interactúa a través de la fuerza fuerte casi de la misma manera, las energías de interacción de los quarks en un protón y un neutrón son muy parecidas.

PD: Para otra perspectiva sobre la importancia de las energías de interacción de los quarks: si has oído hablar de las partículas$\Delta^+$y$\Delta^0$antes (ver Delta baryon ), estas partículas tienen el contenido de quarks$uud$y$udd$respectivamente, en otras palabras, exactamente el mismo contenido de quarks que los protones y los neutrones . La única diferencia es que estas partículas son un 30% más pesadas que los protones y neutrones más comunes. Por lo tanto, puede pensar en el$\Delta^+$como un estado excitado de un protón, y el$\Delta^0$como un neutrón excitado, donde el aumento de energía asociado a esta excitación acaba aumentando la masa de la partícula en un 30%!

Tanto los protones como los neutrones están formados por dos tipos de quarks: up (u) y down (d). Los protones son uud y los neutrones udd. QCD, la fuerza fuerte une estos quarks en protones y neutrones (técnicamente, la unión implica un "mar" de gluones y pares de quarks-antiquarks). Hay una simetría aproximada de QCD llamada isospin. Tanto los quarks u como los d son muy ligeros en comparación con la escala intrínseca de QCD (una escala de energía llamada$\Lambda_{QCD} \sim 100 MeV$. En la aproximación de que las masas de los quarks u y d son las mismas*, lo cual no está mal, QCD trata a los quarks u y d de manera idéntica. En esta simetría, los protones y los neutrones son equivalentes.

• Puede haber algún tecnicismo sobre la masa de quarks en la definición real.