La respuesta a esta pregunta tiene dos partes. Las partículas compuestas, como el núcleo de un átomo, o los protones y neutrones dentro del núcleo son productos de dos tipos de partículas. Partículas “reales” como los quarks, cuya energía y momento satisfacen la ecuación m ^ 2 = E ^ 2 – p ^ 2 y partículas “virtuales” que son excitaciones de los campos que rodean las partículas “reales” y no tienen esa restricción. Como tal, cualquier partícula puede aparecer brevemente dentro del átomo siempre que el universo no la “note”. A veces, estas partículas virtuales se intercambian entre las partículas “reales” y eso es a lo que nos referimos como interacción. Por ejemplo, dos protones intercambiarán un fotón virtual entre ellos que representa la repulsión electromagnética entre ellos. El intercambio de otras partículas virtuales supera esta repulsión y une los protones y los neutrones. No tener en cuenta las partículas virtuales que entran y salen de la existencia sin ninguna interacción nos da lo siguiente:
Los protones y los neutrones son partículas compuestas cada una hecha de partículas fundamentales (de nuevo, hasta donde sabemos) llamadas quarks. Un protón son dos quarks de sabor ascendente y uno de sabor inferior (los nombres son irrelevantes, pero un quark ascendente tiene carga +2/3 e y el quark descendente tiene carga -1/3 e) y un neutrón es 2 quarks descendentes y 1 quark up. Como sabrán, la mayoría de la masa de partículas compuestas no proviene de sus componentes reales, sino de la energía de unión entre ellos. Los protones y los neutrones se unen mediante el intercambio de piones virtuales, que son mesones. Los mesones son partículas compuestas hechas de quarks que tienen espín entero. Los quarks dentro del protón y el neutrón se unen mediante el intercambio de gluones virtuales (que también son, en un nivel fundamental, responsables de la unión del núcleo y los mesones intercambiados entre ellos). Los gluones son las partículas asociadas con las excitaciones de la fuerza nuclear fuerte. En núcleos inestables, también puede haber producción de partículas W virtuales (excitaciones de la fuerza nuclear débil) que se descomponen en un electrón (positrón) y un neutrino. Esto es lo que se conoce como desintegración beta. Luego está la interacción de todas estas partículas con el campo de Higgs, nuevamente mediada a través del intercambio de partículas virtuales.
TL; DR ¿qué partículas, aparte del protón, el neutrón y el electrón están dentro del átomo? Básicamente todos ellos.
- Si agrega más protones y menos neutrones, ¿el elemento se vuelve más estable?
- ¿Era inevitable que se tratara al protón como si tuviera una carga positiva y el electrón como una carga negativa en lugar de al revés, o fue un accidente de la historia?
- Cuando las partículas beta (-e) se emiten desde el núcleo, ¿un protón lo reemplaza y por qué?
- ¿Alguna vez hemos creado un protón o neutrón a partir de energía?
- ¿Por qué mecanismo la energía confinada, como los gluones + quarks en los protones, produce una masa inercial, es decir, una resistencia a la aceleración?
EDITAR: Quarks también puede ser virtual, no quise sugerir que todos los quarks sean “reales”.
