为什么质子会衰变成中子?

如题所述

一,举例:

1,宇宙中的天体、星系等等物质都是由原子构成的(中子星等特殊情况除外,但不影响后面的讨论),原子是由原子核和核外电子构成,原子核是由中子和质子构成的。

2,衰变原因:自由的中子是会衰变的,衰变期为10min左右,衰变到质子。但是原子核内的中子却是稳定的,并不会衰变,因为原子核内中子质子的距离很小,如果中子衰变成一个质子,质子质子之间会产生巨大的排斥势能,会使得体系能量升高,能量不守恒,所以原子核内的中子不会衰变。

3,稳定存在意义:因此原子核才能稳定存在。正是由于原子核的稳定存在,才能形成各种元素进而构成丰富多彩的世界。但是,这种稳定的存在却依赖于夸克质量的一丢丢的差异!


二,中子衰变

构成我们宇宙可见物质主要是由上夸克(u)和下夸克(d)两种夸克,这两种夸克有质量(叫做组份质量),大约是3MeV和5MeV左右。

由两个u夸克和一个d夸克可以构成一个质子,由一个u夸克和两个d夸克构成一个中子,质子和中子的质量大约都在1000MeV左右,这个质量主要是由量子色动力学(QCD)的动力学性质产生的,称作流质量。

与流质量相比,组份质量可以忽略不计,在很多理论模型计算中,也确实是这样的。那么夸克的小小的组份质量不可忽略。

三,粒子物理标准模型

如果不考虑这部分组份质量,那么从强相互作用的角度来说,u夸克和d夸克是一样的(是SU(2)二重态的两个分量,可以想象成一种粒子的两种状态),或者说在强相互作用下两种夸克不可区分。

那么通过强相互作用结合而成的质子和中子应该是一样的,质量也应该是一样的。两种夸克的带电量不一样,因此通过电磁相互作用获得的能量(进而影响质量)也就不同:

a,此处质子获得的电磁能比中子大,会导致总体质子的质量比中子的大。对于衰变来说,一定是从质量大的粒子衰变到质量小的粒子.

b,因此此处会发生质子到中子的衰变,也就是说,质子不会稳定存在,进而,如果质子中子形成原子核,核内的质子发生衰变变成中子,那么这个过程不会造成能量升高,并且由于质子质子本身就有电磁排斥,应该也会加速这个过程。

c,因此,假设有稳定的原子核存在,那也只会是不带电的中子构成的,也就是原子核不会带电,进入不会和电子形成原子,也就不会有丰富多彩的世界了!

当然我们知道现实不是这样的,中子的质量比质子的质量略大。造成这一结果的原因就是u夸克和d夸克的微小的组份质量差,d夸克比u夸克大约重2MeV,因此中子会比质子重:

这样就使得中子的质量大于质子的质量,进而导致原子核的稳定,最终影响了整个宇宙的外貌.如果没有这小小的质量差别,那么宇宙或许就是由中子构成的各种中子星和黑洞,那样的宇宙真实无趣!

扩展资料:

1,"并不是量变就能引起质变,而是量变发展到一定的程度时,事物内部的主要矛盾运动形式发生了改变,进而才能引发质变。

2,就像水从液态变为气态,加热提高温度只是引起质变的外部条件(外因),水分子的主要热运动形式发生了改变才是引起质变的根本原因(内因),小于1标准大气压时,低于100摄氏度的水照样可以沸腾。

3,因此说,并不是生产力发展了(外因),就能导致社会的变迁,导致社会从公有制到私有制、再到公有制的不同社会形态的交替,生产力的发展与这种社会形态的交替变化之间并不存在必然的联系。

4,而是生产力发展到一定程度后,基于此种程度的生产力水平,人类创造的消费产品数量相对于人类需求而言发生了质变,从而导致人类的主要需求矛盾发生了变化(内因),进而导致人类为满足新的主导性需求而产生不同的认知态度、行为方式和意识形态。 "

参考资料来源:百度百科-量变质变规律

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