핵자

2. 핵자의 구성

양성자와 중성자는 원자핵의 구성 요소인 핵자이다. 핵자는 쿼크로 구성된 복합 입자이며, 기본 입자는 아니다. 양성자는 두 개의 업 쿼크와 한 개의 다운 쿼크로, 중성자는 한 개의 업 쿼크와 두 개의 다운 쿼크로 구성된다. 쿼크는 강력 상호작용을 통해 글루온에 의해 결합된다.

업 쿼크는 ''e''의 전하를, 다운 쿼크는 ''e''의 전하를 가진다. 따라서 양성자의 전하는 +''e'', 중성자의 전하는 0이다. 중성자는 전기적으로 중성이기 때문에 '중성자'라는 이름이 붙었다.

양성자와 중성자의 질량은 거의 비슷하다. 양성자는 (), 중성자는 ()로, 중성자가 약 0.13% 더 무겁다. 이러한 질량 차이는 업 쿼크와 다운 쿼크의 질량 차이 때문이지만, 자세한 설명은 아직 입자 물리학의 미해결 문제이다.^[1]

핵자의 스핀은 로, 페르미온이며 파울리 배타 원리를 따른다. 아이소스핀과 스핀 양자수는 각각 두 가지 상태를 가진다.

핵자는 자기 모멘트를 가지는데, 이는 1930년대에 발견되었을 때 예상 밖의 결과였다. 양성자의 자기 모멘트는 ''μ'' = , 중성자의 자기 모멘트는 ''μ'' = 이다. 중성자는 전하가 없으므로 자기 모멘트가 없어야 하지만, 핵자 내부의 쿼크 구조 때문에 자기 모멘트를 가진다.^[2][3]

• [a] 양성자와 중성자의 질량은 MeV/''c''² 단위보다 달톤 (Da) 단위에서 더 정밀하게 알려져 있다. 사용된 변환 계수는 1 Da = 이다.
• [b] 최소 10³⁵년. 양성자 붕괴 참조.
• [c] 자유 중성자의 경우이며, 대부분의 일반적인 핵에서 중성자는 안정적이다.

2. 1. 양성자

양성자와 중성자의 질량은 이러한 정의 방식 때문에 MeV/''c''² 단위보다 달톤 (Da) 단위에서 훨씬 더 정밀하게 알려져 있다. 사용된 변환 계수는 1 Da = 이다.

최소 10³⁵년. 양성자 붕괴 참조.

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! 검사

! 공식

! PDG 결과^[7]

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| 질량

| $\backslash frac$

양성자와 중성자의 질량은 MeV/''c''² 단위보다 달톤(Da) 단위로 더 정밀하게 알려져 있다. (1 Da = )

자유 중성자의 경우이며, 대부분의 일반적인 핵에서는 안정적이다.

반입자의 질량은 동일한 것으로 간주되며, 현재까지의 실험 결과는 이를 뒷받침한다. 중성자와 반중성자 질량 차이는 정도이다.^[8]

2. 3. 반핵자

반입자의 질량은 양성자 및 중성자와 동일한 것으로 간주되며, 현재까지 이를 반박하는 실험 결과는 없었다. 현재 실험에 따르면 양성자와 반양성자의 질량 차이는 보다 작아야 하며, 중성자와 반중성자의 질량 차이는 정도이다.^[8]

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! 검사

! 공식

! PDG 결과^[7]

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| 질량

| $\backslash frac$

[a] 양성자와 중성자의 질량은 이러한 정의 방식 때문에 MeV/''c''² 단위보다 달톤 (Da) 단위에서 훨씬 더 정밀하게 알려져 있다. 사용된 변환 계수는 1 Da = 이다.

[b] 최소 10³⁵년. 양성자 붕괴 참조.

[c] 자유 중성자의 경우; 대부분의 일반적인 핵에서 중성자는 안정적이다.

반입자의 질량은 동일한 것으로 간주되며, 지금까지 이를 반박하는 실험은 없었다. 현재 실험에 따르면 양성자와 반양성자의 질량 차이는 보다 작아야 하며, 중성자와 반중성자의 질량 차이는 정도이다.^[8]

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! 공식

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| 질량

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3. 3. 스핀

3. 4. 자기 모멘트

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| 질량

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† ''P₁₁(939)는 통상적인 핵자의 들뜬 상태이지만, 이것은 원자 내부의 핵자와 같은 상태를 나타낸다. 이러한 상태의 핵자는 항상 안정적이며, 자유 중성자와 같은 붕괴는 일어나지 않는다.''^[31]

참조

_[1] 서적 Introduction to Elementary Particles WILEY-VCH
_[2] 서적 Introduction to High Energy Physics https://archive.org/[...] Addison Wesley 1982
_[3] 웹사이트 Pinpointing the magnetic moments of nuclear matter http://phys.org/news[...] Phys.org 2015-02-02
_[4] 논문 Experimental observation of antideuteron production
_[5] 논문 Observation of Antideuterons 1965-06
_[6] 논문 Antihelium-3 production in lead-lead collisions at 158 ''A'' GeV/''c''
_[7] 웹사이트 Particle listings – Proton http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[8] 웹사이트 Particle listings – Neutron http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[9] 웹사이트 Particle listings — Note on N and Delta Resonances http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[10] 웹사이트 Particle listings — N(1440) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[11] 웹사이트 Particle listings — N(1520) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[12] 웹사이트 Particle listings — N(1535) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[13] 웹사이트 Particle listings — N(1650) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[14] 웹사이트 Particle listings — N(1675) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[15] 웹사이트 Particle listings — N(1680) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[16] 웹사이트 Particle listings — N(1700) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[17] 웹사이트 Particle listings — N(1710) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[18] 웹사이트 Particle listings — N(1720) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[19] 웹사이트 Particle listings — N(2190) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[20] 웹사이트 Particle listings — N(2220) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[21] 웹사이트 Particle listings — N(2250) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[22] 웹사이트 Lithium-6. Compound summary https://pubchem.ncbi[...] National Library of Medicine 2021-04-08
_[23] 논문 New extended model of hadrons https://doi.org/10.1[...] Phys. Rev. D 1974
_[24] 논문 Baryon structure in the bag theory https://doi.org/10.1[...] Phys. Rev. D 1974
_[25] 논문 Masses and other parameters of the light hadrons https://doi.org/10.1[...] Phys. Rev. D 1975
_[26] 논문 Connection between quark-model eigenstates and low-energy scattering
_[27] 논문 The quark compound bag model and the Jaffe-Low ''P''-matrix
_[28] 논문 The little bag 1979-03
_[29] 논문 Two-phase models of baryons and the chiral Casimir effect
_[30] 논문 Justifying the chiral bag
_[31] 웹사이트 Particle listings — Note on N and Delta Resonances http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[32] 웹사이트 Particle listings — N(1440) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[33] 웹사이트 Particle listings — N(1520) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[34] 웹사이트 Particle listings — N(1535) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[35] 웹사이트 Particle listings — N(1650) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[36] 간행물 Particle listings — N(1675) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[37] 간행물 Particle listings — N(1680) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[38] 간행물 Particle listings — N(1700) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[39] 간행물 Particle listings — N(1710) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[40] 간행물 Particle listings — N(1720) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[41] 간행물 Particle listings — N(2190) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[42] 간행물 Particle listings — N(2220) http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[43] 간행물 Particle listings — N(2250) http://pdg.lbl.gov/2[...]