¿Los protones y neutrones en el núcleo tienen la misma masa que cuando están libres, o su masa es más grande / más pequeña debido a un defecto de masa?

Cosa graciosa: ¡Misa! Si bajas todo el rabbithole, no hay masa, solo energía y energía condensada. La masa de reposo de las partículas individuales se llama mejor: energía de reposo.

Los protones y los neutrones individuales liberados juntos han agregado una energía de reposo menor que en el caso de un estado unido como el núcleo en su conjunto, porque al desunirlos de alguna manera, se libera la energía de unión nuclear (residuo de la fuerza fuerte), que diferencia lamentablemente todavía llamamos defecto en masa.

Manejar las palabras es la parte más difícil de estudiar, comprender y comunicar física.

Cuando se trata de un sistema enlazado, la masa total del sistema será la suma de las masas constituyentes de sus componentes más la energía de unión (generalmente negativa) entre ellos.

Entonces, no, las masas de protones o neutrones no se alteran (en realidad, podrían hacerlo porque su estructura interna de quarks puede verse afectada cuando están en un estado unido, pero no vayamos allí). Sin embargo, la masa total de, por ejemplo, un átomo de deuterio es menor que la suma de las masas de un protón y un neutrón, debido a la considerable energía de unión negativa que mantiene unidos a los dos.

Estrictamente hablando, hasta donde yo sé, lo que medimos es la masa del núcleo, y creo que suponemos que es la masa de los protones y neutrones junto con la masa debido a la energía de unión. Al suponer que las masas de los neutrones y protones son constantes, tenemos una medida y una desconocida, por lo que podemos calcular la energía de unión. Si tuviéramos que considerar que las masas de los hadrones constituyentes cambian debido a su entorno, con cambios compensatorios en la energía en otros lugares, la única medición de la masa no sería suficiente para separar las variables, y la comparación de varios núcleos tampoco lo haría, porque los ambientes serían diferentes No creo que haya suficientes tipos diferentes de mediciones para responder eso, pero no soy un experto y podría estar equivocado. La teoría postulará respuestas, pero dicha teoría tiene que hacer más que reproducir energías vinculantes para superar el problema básico. En principio, los hadrones probablemente cambian de masa debido a su entorno porque se cree que comprenden tres quarks y gluones, y sería extraordinariamente sorprendente si las energías de unión resultantes de esos no cambiaran, pero separándolos de los datos medidos, en oposición en teoría, sospecho, todavía no es posible.

La suma de la masa de un protón y un electrón excede el átomo de hidrógeno en 13,7 voltios.

Protones, electrones, neutrones, todos pesan la misma cantidad suelta o ligada. Es justo cuando están unidos, parte de la masa se oculta como energía de enlace.

Cuando los protones y los neutrones se combinan en el núcleo, algunas de sus masas se gastarán en la energía de unión, que es de aproximadamente 8 MeV por nucleón para los núcleos medios. Por lo tanto, calculamos la energía de unión como BE = [Z Mp + NMn – Mn ( Z, N)] c2, lo que significa que las masas de protones y neutrones libres generalmente son más grandes, c es la velocidad de la luz. Por supuesto, BE / A es MeV / nucleón, donde A = Z + N, es el número de masa, donde Z [ s número de protones y N es el número de neutrones. Mn es la masa conocida del núcleo, Mp y Mn son la masa libre de P y N, respectivamente.

Creo que esta es una de esas preguntas que realmente no podemos responder.

Si hablamos en términos de energía, entonces generalmente el sistema de interacción de protones, neutrones y electrones que forma un átomo tiene menos que cuando las partículas estaban separadas y no interactuaban. Después de todo, si este no fuera el caso, los átomos no serían estables (ignorando los procesos de descomposición).

Si hacemos el paso ligeramente ingenuo de interpretar toda la energía como masa, entonces la energía de unión negativa presenta problemas, después de todo, no hay nada que tenga masa negativa. Entonces, la única forma de explicarlo era decir que los protones y los neutrones en realidad tienen menos masa.

Pero, de nuevo, hasta donde yo sé, no tenemos forma de medir realmente la masa de un protón mientras está dentro de una partícula. Como tal, dudo que podamos resolver el asunto con evidencia experimental (que supera cualquier argumento). Creo que, al final, es mucho más útil usar la masa como algo que es invariable bajo cualquier cosa, y simplemente trabajar con una energía de enlace negativa.