¿1 gramo de protón contiene la misma cantidad de energía que 1 gramo de electrón?

Principalmente.

Sí, aniquilar 1 gramo de electrones con 1 gramo de positrones o 1 gramo de protones con 1 gramo de antiprotones liberaría la misma cantidad de energía. Esta es la equivalencia masa-energía.

Pero la mención de “1 gramo” provoca la noción de un grupo de “cosas”. Primero, un gramo de protones son muchos protones (aproximadamente [matemáticas] 6 \ veces10 ^ {23} [/ matemáticas]). Por lo tanto, sería difícil contrarrestar la repulsión electrostática entre todos esos protones si intentaras tenerlos en un volumen pequeño. De hecho, la energía electrostática, per se, aumentaría la energía del sistema de “1 gramo de protones” y haría que dependiera del volumen considerado. Pero lo que hace una gran diferencia es que 1 gramo de electrones tiene aproximadamente 2000 electrones más que 1 gramo de protones tiene protones. Entonces, para el mismo volumen, la energía electrostática de 1 gramo de electrones es mayor que la de 1 gramo de protones.

Entonces, para el mismo volumen finito, 1 gramo de electrones tiene algo más de energía que 1 gramo de protones.

No hay tal cosa como 1 g de masa de protones o 1 g de masa de electrones. La masa mencionada en la famosa ecuación de Einstein E = mc ^ 2 proviene de la pérdida de masa efectiva del sistema que surge de la configuración diferente. La masa de protones y electrones no cambia, pero sus potenciales o masa efectiva sí lo hacen. Suponga que el protón tiene una masa libre mp cuando dos protones se mantienen juntos (de alguna manera) ganan / pierden algo de potencial, que se muestra como energía.

Entonces, 1 gramo de masa de protones podría no ser lo mismo que 1 gramo de electrón depende, depende de su configuración interna de quarks y gluones, y potenciales equivalentes.

Por favor corrígeme si estoy equivocado. Abierto a cualquier argumento.

La pregunta no está clara de esa manera obtuviste dos respuestas incorrectas a continuación :).

La pregunta es ¿qué quieres decir con 1 gramo de protón? o 1 gramo de electrones?

Ninguno de estos es algo que puedes acumular libremente.

> Si toma 10 ^ 24 protones o 10 ^ 28 electrones (la cantidad para hacer 1 gramo) y trata de juntarlos, entonces la energía no será igual a la suma de las masas, ya que estará involucrado todo tipo de energía ( cinética, angular, electromagnética y la energía de unión de cualquier potencial que utilice para hacer que se mantengan en un volumen finito)

> Si tuvieras un objeto atado (que no puedes) de estos moviéndose como uno, entonces en reposo la energía será E = mc ^ 2. Sin embargo, aquí no está la suma de masas de protones / electrones individuales.

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La energía no es igual a la masa en general. La fórmula de Einstein es correcta para partículas puntuales (o cualquier cosa que pueda aproximarse como una).

Sí, 1 gramo de cualquier cosa contiene exactamente 1 gramo de energía: 89,875,517,873,681.764 julios de energía precisamente. La masa (medida en kilogramos) y la energía (medida en julios) son equivalentes según la teoría de la relatividad, por lo que 1 gramo equivale a 89,875,517,873,681.764 julios con precisión.

E = mc ^ 2.
Los bultos de ambos son formas de materia y con la misma masa, por lo que sí, se pueden convertir en la misma cantidad de energía.