Warum ist ein freies Neutron stabiler als ein freies Proton?
Liegt es daran das das Neutron massereicher und warum ist Masse im allgemeinen ein Faktor der zu einem warscheinlichen Zerfall führt. Oder liegt es eher daran das das Neutron als ganzes keine Ladung hat und Teilchen mit einer Ladung warum auch immer stabiler sind?
4 Antworten
Ganz intuitiv: Masse ist Energie
Es ist weiterhin eine empirische Tatsache, dass physikalische Systeme ein Energieminimum im Rahmen ihrer Möglichkeit anstreben. Da ein Neutron über die schwache Wechselwirkung in ein Proton zerfallen kann, und dieses leichter ist, ist das Proton die bessere Wahl für ein gebundenes System aus Quarks.
Die Masse der Protonen / Neutronen kommt übrigens überwiegend aus der Bindungsenergie, weshalb wir hier eigentlich von Anfang an über Energieminimierung sprechen können (denn schau dir mal die Masse der Quarks eines Protons an vs. die Masse des Protons selbst).
Ein freies Neutron hat eine Halbwertszeit von 610 Sekunden. Nicht sonderlich stabil, würde ich sagen… Ein Proton hingegen ist stabil.
Die elektrische Ladung hat damit nichts zu tun. Zerfall entsteht durch die schwache Wechselwirkung, nicht die elektromagnetische.
Aber die eigentliche Frage auf die ich nochmal zurückkommen würde wäre, wieso das Neutron eine größere Masse hat ajs das Proton reicht es wirklich einfach nur die Masse der Quarkw zusammenzuzählen
Tut mir leid, aber dieser Satz (ist tatsächlich nur einer) ist völlig wirr. Das Austauschteilchen der elektromagnetischen WW ist das Photon. Das der starken WW ist das Gluon.
Das ist mir schon klar aber wenn doch Quarks eine Ladung haben warum kein elektrisches Feld?
Es ist anders herum: Ein freies Proton ist stabiler, möglicherweise existiert es auch ewig. Aber den Grund kann ich nicht sagen.
Der Grund ist, dass ein Proton in nichts mehr zerfallen kann. Was sollte das sein? Es ist ja bereits das leichteste Nukleon. Theoretisch könnte es in seine drei Quarks zerfallen. Da aber die starke Wechselwirkung (die die Quarks zusammenhält) nun einmal um ca. 10^13 stärker ist als die schwache Wechselwirkung (die für den Zerfall verantwortlich ist), passiert hier nichts.
Wenn derZerfall grundsätzlich nur rein stochastisch ist, also das es eine bloße Frage der Warscheinlichkeit ist müsste es doch auch umgekehrt funktionieren, ein Proton könnte vielleicht in ein Neutron zerfallen oder besser gesagt konvertieren, aber das ist viel unwahrscheinlicher und tritt daher viel seltener auf als von einem Neutron zu einem Proton, oder kann man selbst eine solch unglaublich geringe Wahrscheinlichkeit ausschließen (Natürlich sofern keine anderen Wechselwirkungen stattfinden) also das es niemals ohne Fremdeinwirkung spontan passieren wird?
Wenn etwas zerfällt, sind die Zerfallsprodukte leichter als die Ausgangsprodukte. Und wir reden hier nicht von dem chemischen Massenwirkungsgesetz, bei dem es um ein stochastisches Gleichgewicht geht. Beim radioaktiven Zerfall gibt es nur eine Richtung.
stimmt ja du hast erst ein W+/- Boson das dann in ein Positron/Elektron zerfällt für die Ladung hauptsächlich und ein Neutrino für die Masse, also müsstest du umgekehrt Masse zuführen, also wenn ein anderes Teilchen irgendwie mit dem Proton interagiert
Häh? Tut mir leid, ich klinke mich hier mal aus. Das wird mir zu wirr.
Hä wieso was ist das Problem, wenn ein Neutron zerfällt wandelt es ein Quarks in ein anderes um das emittiert dann ein W(-) Boson wegen der Ladungserhaltung was dann in ein Positron und ein Neutrino zerfällt das ist doch ein völlig normaler Prozess
Und damit das Proton in ein Neutron zerfällt muss entweder ein anderes Teilchen mit ihm Wechselwirken oder es müssen zwei Hadronen ein Neutron und ein Proton vorhanden sein die dann ihre Identität wechseln dafür gibts auch ein Feynman Diagramm
Warum ist ein freies Neutron stabiler als ein freies Proton?
ist es nicht, im gegenteil.
wieso "jetzt auf einmal"? die naturgesetze haben sich nicht geändert. das war schon immer so.
keine ahnung wie du auf das gegenteil kommst.
In was zerfällt denn das Proton jetzt wenn es deiner Antwort nach instabiler als das Neutron ist?
Oh fuck sorry verlesen, ich hab's umgekehrt gelesen xD
lol ich habs eine oben tatsächlich auch so geschrieben ja dann tut's mir Leid sorry
direkt nicht ja, aber vielleicht ja indirekt die Ladung eine Hadrons gibt ja nur an ob sich ihre Teilladungen (Quarks) negieren oder nicht (Proton:2/3+2/3-1/3; Neutron:2/3-1/3-1/3) die Ladung der Quarks wiederum beeinflusst ja auch ihre Bewegungen/Positionen zueinander das wiederum müsste eigentlich auch wiederum die Gluonen in ihrer Wechselwirkung mit den Quarks beeinflussen, was ich unabhängig von dieser Frage nicht verstehe ist das Quarks ja durch die Ladung auch an Photonen koppeln müsste was sie zumindest bei Mesonen (Quark-Antiquark) Paaren ja auch machen), oder vermitteln dann die Gluonen die Elektromagnetische Kraft zwischen den Quarks weil eine Ladung haben sie ja, oder kann man dann die Farbladung mit ihrer Elektromagnetischen gleichsetzen?