Si considera los estados clásicos del hidrógeno, uno en el que el electrón gira a una distancia orbital de y luego tomar se obtiene que el estado tiene más energía, por lo tanto, más masa de la relación de masa de energía . Entonces, ¿cuándo es un protón más ligero que el hidrógeno estándar, donde uno podría tomar el para ser equivalente al estado de protón independiente, y el otro para ser hidrógeno estándar.
EDITAR: Pregunté sobre Deuterio anteriormente, pero no deseo discutirlo más.
Actualmente hay otra respuesta que aborda la pregunta que hizo, pero no (creo) la pregunta que quería hacer :
¿Tiene un átomo de hidrógeno enlazado la misma masa que un átomo de libre elección más un protón libre en reposo, o la energía de enlace tiene cambiar esta masa?
La respuesta aquí es que las masas son diferentes: el átomo enlazado es menos masivo que la suma de sus constituyentes por el (equivalente en masa de la) energía de enlace, que es .
Esa es una pequeña energía de masa, solo unas pocas partes por mil millones de masa atómica de hidrógeno. No creo que la diferencia de masa se haya medido directamente, y no espero que se haga pronto, porque los métodos para medir las masas de partículas cargadas y neutras son bastante diferentes.
En física nuclear, donde las energías involucradas son mucho mayores, puede haber diferencias de masa que se pueden medir directamente. Por ejemplo, la energía de enlace del núcleo de deuterio es aproximadamente el 0,1% de su masa. Puedes imaginarte midiendo por separado la masa de neutrones, la masa de protones, la masa de deuterones y la energía del fotón liberado en para comprobar esto directamente. Sin embargo, de nuevo debido a la carga eléctrica, resulta que (hasta ahora) no hay otra medida comparablemente precisa de la masa de neutrones, por lo que el experimento de formación de deuterio es actualmente una medida de masa de neutrones.
(Tenga en cuenta que la energía de enlace del átomo de deuterio todavía es de aproximadamente ; es diferente de la energía de enlace de hidrógeno que comienza en la cuarta o quinta cifra significativa, porque la masa nuclear hace una pequeña diferencia).
Masa del protón: 1,007276 u. Fuente: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Proton
Masa de hidrógeno: 1,007825 u. Fuente: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_hydrogen
Masa de deuterio: 2,014102 u. Fuente: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_hydrogen
Como señaló el comentarista @enumaris, el deuterio es el más pesado porque tiene un neutrón además de un protón y un electrón.
El hidrógeno es más pesado que un protón porque también tiene un electrón. Las energías cinéticas y las energías potenciales electrostáticas del protón y el electrón en el hidrógeno son pequeñas en comparación con sus energías de masa.
Las energías gravitacionales son completamente insignificantes en la física de partículas, la física nuclear, la física atómica y la física molecular.