Strona głównaPytania → Zderzenia elektronu z protonem i...

Zderzenia elektronu z protonem i neutronem

Pytanie

Pyta Hubert

Ostatnio wpadłem na pomysł, tylko nie wiem czy nie tkwi w nim jakaś luka. Jeśli zderzymy ze sobą proton i elektron, to powstanie neutron. Czyli że układ kwarków w protonie się zmieni. Początkowy układ kwarków w protonie to uud (kwark: górny, górny, dolny), natomiast układ kwarków w neutronie to ddu (kwark: dolny, dolny, górny). Kwark górny ma ładunek +2/3, a więc powinien przyciągać elektron, bo ładunek dodatni przyciąga ujemny. Wtedy: +2/3 + (-1)= -1/3. A taki sam ładunek ma kwark dolny. A co, jeśli zderzymy neutron z elektronem? Czy wtedy również kwark górny zderzy się z elektronem i powstanie układ kwarków ddd? I czy w ogóle istnieje taki układ?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Jeśli zderzymy ze sobą proton i elektron, to w stanie końcowym możemy czasami (dość rzadko) otrzymać neutron i neutrino elektronowe. Przyciąganie elektryczne między cząstkami w stanie początkowym (elektronem i protonem) nie gra tu istotnej roli, gdyż rozpędzone cząstki moglibyśmy zderzać również wtedy, gdyby się odpychały. Przytoczone w pytaniu fakty dotyczące ładunków są poprawne.

Jeśli zderzymy neutron z elektronem, to w stanie końcowym możemy czasami (dość rzadko) otrzymać np. neutrino elektronowe i cząstkę $\Delta^-$, która jest układem kwarków ddd. Cząstka ta jest niestabilna i rozpada się prawie zawsze na neutron (ddu) oraz naładowany pion $\pi^-$ będący stanem związanym kwarku $d$ i antykwarku $\bar u$. Czas życia cząstki $\Delta^-$ jest rzędu $10^{-24}$ sekundy, a jej masa jest o około 30% większa od masy nukleonu (protonu lub neutronu).