Czy zmiana kształtu protonu lub innej cząstki jest możliwa?

Pytanie

Pyta karol

Czy zmiana kształtu protonu lub innej cząstki jest możliwa?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Proton jest stanem związanym kwarków $(u,u,d)$ o najmniejszej możliwej energii. Stany związane mogą zmieniać swój kształt poprzez przechodzenie do stanów wzbudzonych (o wyższej energii), na skutek oddziaływania z otoczeniem (np. absorpcji fotonu). Skoro jednak zdefiniowaliśmy proton jako stan o najniższej energii, to po wzbudzeniu nie będziemy już go nazywali protonem. Przykładowe nazwy stanów związanych kwarków $(u,u,d)$ o wyższych energiach to „cząstka $\Delta^+$” albo rezonans Ropera. Są one cięższe od protonu odpowiednio o około 30% i 50%, gdyż wyższa energia powoduje wzrost masy zgodnie ze wzorem $E = Mc^2$.

Stan związany protonu i elektronu nazywamy atomem wodoru niezależnie od tego, czy jest on w stanie podstawowym (o najniższej energii), czy też w stanie wzbudzonym (o wyższej energii i innym kształcie). W tym przypadku różnice w masach są znikome, na poziomie kilku miliardowych masy stanu podstawowego.

Elektron należy do cząstek, które w chwili obecnej uważamy za fundamentalne. Oznacza to, że w ich przypadku nie mamy żadnych przesłanek doświadczalnych aby twierdzić, że są one stanami związanymi innych cząstek. Wtedy pojęcie „kształt” nie jest w ogóle zdefiniowane. Mówimy, że traktujemy je jak cząstki punktowe.