¿Qué tan pequeño es un electrón en comparación con un neutrón?

No soy un especialista en el tema, pero esto es lo que sé. Aproximadamente un protón es [matemática] 10 ^ {- 15} m [/ matemática] y un electrón sería como [matemática] 5 • 10 ^ {- 19} m. [/ Matemática]

Sin embargo, los electrones y protones están descritos por Quantum Mechanics (QM) y, más recientemente, por Quantum Field Theory. Por lo tanto, no son objetos clásicos. Un objeto clásico tiene tamaño y una posición precisa. Los objetos cuánticos son diferentes y QM los trata de manera diferente. Las partículas tienen estados que no pueden observarse o inferirse directamente, sino que observamos las cantidades observables. Sin embargo, la observación es una medida que altera el estado del objeto cuántico. QM no da la respuesta para el tamaño de las partículas. Aparentemente, una medición puede mostrar una posición precisa y la partícula puede tratarse como un solo punto.

QFT, que se basa en QM, utiliza un modelo que explica la realidad subyacente. Básicamente en un nivel fundamental hay campos de partículas. Un campo de electrones tiene una distribución de amplitud espacial. La mayor parte de la energía (más del 99,99%) del campo se concentra dentro del radio especificado anteriormente y de una manera que es el tamaño porque casi todas las interacciones suceden como si ese fuera el tamaño. Sin embargo, la amplitud del campo, aunque muy pequeña, continúa hasta el infinito.

La forma en que las partículas viajan como ondas, cómo interactúan, interfieren, se crean o colapsan es muy complicada y no conozco los detalles.

Ni siquiera la posición es clara. Tras una medición, QM puede mostrar una posición precisa en una pantalla. Por ejemplo, tiene un láser que apunta a una pantalla y dispara una pequeña cantidad de fotones por minuto. La pantalla hecha de átomos absorberá cada fotón e indicará la posición, sabiendo qué átomo cambió su nivel de energía. QM le da una distribución de probabilidad, que en este caso es casi una distribución gaussiana (una pequeña interferencia está presente todo el tiempo). En QFT, el campo de fotones tiene una amplitud máxima y tiene las mayores posibilidades de ser absorbido por el átomo en la posición donde el campo de fotones es el más fuerte. Una vez que tiene lugar la interacción, el campo de fotones desaparece por completo e instantáneamente en todas partes.

¿Qué tan pequeño es un electrón en comparación con un neutrón?

Excelentes respuestas de Jess y Ali, y me gustaría agregar mi visión.

Si hablamos de los tamaños de estas 2 partículas, echemos un vistazo al comportamiento de la onda. Las longitudes de onda de estas 2 partículas dependen de su energía, cuanto mayor es la energía, más corta es la longitud de onda.

En reposo, la energía de masa de 5,11 eV de longitud de onda de un electrón es de aproximadamente 1,23 nanómetros (nm).

Una energía de masa en reposo de neutrones a temperatura ambiente de 5.11 eV la longitud de onda de un electrón es aproximadamente 0.147 nanómetros (nm) aproximadamente 9 veces más pequeña que la longitud de onda del electrón.

Cuando contrasta un electrón de 1.23 nm o un neutrón de 0.147 nm con fotones de luz visible (400 a 700 nm) puede comprender por qué los microscopios de barrido electrónico se utilizan para obtener imágenes de objetos más pequeños con una resolución más alta que la que podría obtener con luz visible. Aquí hay una foto de átomos de silicio usando un microscopio electrónico hecho:

La fórmula de Broglie es un método para calcular la longitud de onda de estas partículas:

λ = h / mv

dónde:

λ = longitud de onda

h = constante de Planck

m = masa de la partícula

v = velocidad de la partícula

de Broglie sugirió que las partículas pueden exhibir propiedades de las ondas. Para un electrón, uno puede calcular su longitud de onda.

Ali tiene razón sobre la masa , pero sospecho que querías saber sobre el tamaño como en el radio geométrico. Como los electrones parecen ser partículas puntuales y los neutrones son compuestos demostrablemente grandes de 3 quarks, me siento tentado a decir que la relación entre el tamaño del electrón y el del neutrón es cero .

bueno, en realidad nadie lo sabe.

En la actualidad solo usamos métodos indirectos para calcular el radio de las partículas subatómicas. No hay instrumentos en este momento que puedan medir el radio de la partícula subatómica.

Las masas son bien conocidas, pero las masas de una partícula dependen de cómo interactúan con el campo de Higgs generado por el bosón de Higgs.

Entonces, el hecho de que las masas difieran significativamente no significa que sus tamaños también difieran significativamente.

La masa de un electrón es 1836 veces menor que la masa de un neutrón.

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