Gracias por el A2A.
Al principio, permítanme abordar algunos defectos en la pregunta y los supuestos que la acompañan. Sin el conjunto correcto de herramientas no podremos abordar la pregunta correctamente. No se preocupe, llegaremos a ellos uno a la vez. En el proceso de aclarar esto, no solo alcanzaremos un mayor nivel de comprensión, sino que también podremos usar esos hechos para responder la pregunta, e incluso crear una especie de intuición (conveniente pero no necesariamente precisa) para el tema.
Bien, primero. Un protón no es tan simple. Es un desastre burbujeante.
- ¿Qué causa un cargo? Y si hay algo que lo hace, ¿no debería ser más de eso en un protón que en un electrón ya que el tamaño de un protón es mayor?
- Si creo una esfera del tamaño de una canica hecha completamente de protones, ¿cuál sería su potencial destructivo en los megatones?
- ¿Por qué no usamos la energía producida en el LHC cuando 2 protones colisionan como fuente de energía?
- ¿Hay alguna reacción en el cuerpo humano que cambie la masa atómica de un átomo dado (poner o eliminar protones o neutrones) dentro de él?
- Cuando existe protón y neutrón, ¿cómo puede ser el átomo la partícula de materia más pequeña?
No se compone exactamente de tres quarks, se compone de tres quarks de valencia . Específicamente, consiste en dos quarks de valencia arriba y un quark de valencia abajo. Una partícula compuesta con 5 quarks u, 3 quarks anti-u, 2 quarks d, 1 quark anti-d califica como un protón. Además, existe el principio de incertidumbre en el trabajo, los pares de partículas antipartículas se crean y aniquilan en todo momento. Además, los quarks están unidos por los fuertes bosones vectoriales: los gluones, que son entidades dinámicas que se mueven rápidamente.
Ahora el segundo problema tiene que ver con la intuición humana. Es obvio suponer que las partículas fundamentales, por microscópicas que sean, deben ser pequeñas bolas esféricas. Esta no es una mala idea, ya que es un producto de nuestro entorno y escala. Esto fue en un momento, la escuela primaria de pensamiento dentro de la comunidad científica también. Sin embargo, con mayor conocimiento llegó la claridad. Ahora lo sabemos mejor.
Según el modelo estándar de la física de partículas, las partículas elementales no son cuerpos tridimensionales, sino más bien de tamaño de punto, de dimensión cero. Incluso el protón en sí no es exactamente una esfera hueca con partículas burbujeantes en su interior. Es un sistema dinámico y en constante cambio, con quarks, anti-quarks, gluones zumbando. De hecho, esta aceleración es lo que contribuye a la mayoría de su masa (99%), la masa de descanso real de los tres quarks de valencia tiene una contribución insignificante.
En cuanto a su pregunta principal, sí, hay mucho espacio dentro del protón. De hecho, el protón está prácticamente vacío. Hay mucha actividad dentro, pero el tamaño del protón es más que suficiente para albergar estas interacciones (las partículas elementales son de dimensión cero).
Así que imagine (si es necesario) un protón no como una colmena con una estructura, estabilidad y solidez bien definidas, sino como un enjambre de abejas zumbando, nunca quieto.
PD: No se menciona la teoría de campo cuántico en la respuesta para mantener las cosas simples y mantener los requisitos previos al mínimo.
