Nucleón
En química y física , un nucleón es un protón o un neutrón , considerado en su papel como componente de un núcleo atómico . El número de nucleones en un núcleo define el número de masa del átomo (número de nucleones) .
Hasta la década de 1960, se pensaba que los nucleones eran partículas elementales , no formadas por partes más pequeñas. Ahora se sabe que son partículas compuestas , hechas de tres quarks unidos por una fuerte interacción . La interacción entre dos o más nucleones se denomina interacción entre nucleones o fuerza nuclear , que en última instancia también es causada por la interacción fuerte. (Antes del descubrimiento de los quarks, el término "interacción fuerte" se refería solo a interacciones entre nucleones).
Los nucleones se encuentran en el límite donde se superponen la física de partículas y la física nuclear . La física de partículas, en particular la cromodinámica cuántica , proporciona las ecuaciones fundamentales que describen las propiedades de los quarks y de la interacción fuerte. Estas ecuaciones describen cuantitativamente cómo los quarks pueden unirse en protones y neutrones (y todos los demás hadrones ). Sin embargo, cuando se ensamblan múltiples nucleones en un núcleo atómico ( nucleido ), estas ecuaciones fundamentales se vuelven demasiado difíciles de resolver directamente (ver celosía QCD ). En cambio, los nucleidos se estudian dentro de la física nuclear ., que estudia los nucleones y sus interacciones mediante aproximaciones y modelos, como el modelo de capa nuclear . Estos modelos pueden describir con éxito las propiedades de los nucleidos, como por ejemplo, si un nucleido en particular sufre desintegración radiactiva o no .
El protón y el neutrón están en un esquema de categorías que son a la vez fermiones , hadrones y bariones . El protón tiene una carga neta positiva y el neutrón una carga neta cero; la masa del protón es sólo un 0,13% menor que la del neutrón. Por lo tanto, pueden verse como dos estados del mismo nucleón y juntos forman un doblete isospin ( I = 1/2 ) . En el espacio isospin, los neutrones se pueden transformar en protones y, a la inversa, mediante simetrías SU (2) . Estos nucleones actúan igualmente por la interacción fuerte, que es invariante bajo rotación en el espacio de isospín. De acuerdo con laNoether teorema , la isospina se conserva con respecto a la interacción fuerte. [1] : 129–130
Los protones y neutrones son más conocidos por su papel como nucleones, es decir, como componentes de núcleos atómicos, pero también existen como partículas libres. Los neutrones libres son inestables, con una vida media de alrededor de 13 minutos, pero tienen aplicaciones importantes (ver radiación de neutrones y dispersión de neutrones ). Los protones que no están unidos a otros nucleones son los núcleos de los átomos de hidrógeno cuando están unidos a un electrón o, si no están unidos a nada, son iones o rayos cósmicos.
Tanto el protón como el neutrón son partículas compuestas , lo que significa que cada uno está compuesto por partes más pequeñas, es decir, tres quarks cada una; aunque alguna vez se pensó que era así, ninguna de las dos es una partícula elemental . Un protón se compone de dos quarks up y un quark down , mientras que el neutrón tiene un quark up y dos quarks down. Los quarks se mantienen unidos por la fuerza fuerte , o lo que es lo mismo, por los gluones , que median la fuerza fuerte en el nivel de los quarks.
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. La carga de color ( asignación de color ) de los quarks individuales es arbitraria, pero los tres colores (rojo, verde, azul) deben estar presentes.