« Le noyau atomique/Les nucléons : protons et neutrons, quarks et gluons » : différence entre les versions
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Les propriétés des nucléons sont grossièrement celles des quarks qui les composent. Par exemple, la charge électrique d'un nucléon est la somme des charges de ses quarks. Pour la masse d'un nucléon, on peut dire qu'elle est approximativement égale à la somme de celle de ses quarks. En réalité, l'interaction forte modifie la masse du nucléon, en raison de la masse des gluons et de diverses propriétés quantiques, mais il m'est impossible d'expliquer cela facilement. Dans ce qui suit, je vais détailler quelques propriétés des nucléons.
'''Rayon''' : Le rayon du proton est encore inconnu : certaines mesures donnent la valeur de 0,84184 femtomètres alors que les mesures basées sur des collisions avec des électrons donnent une valeur comprise entre 0,875 et 0,88 fm. La raison de cette différence n'est pas encore connue à ce jour. Le rayon du neutron est approximativement le même que celui du proton.
'''Masse''' : Protons et neutrons sont des particules dont la masse est très faible, de l'ordre du milliardième de milliardième de milliardième de grammes ! Autant dire que travailler avec les unités usuelles (le gramme, le kilogramme) n'est pas aisé quand on parle des nucléons. Aussi les physiciens utilisent une autre unité : l'électron-volt. Cette unité se base sur l'équivalence entre masse et énergie découverte par Einstein, à savoir la fameuse équation <math>E=Mc^2</math>. L'électron-volt correspond à l'énergie que possède un électron quand il est soumis à une tension de 1 Volt, normalisée en unité de masse (à savoir, cette énergie divisée par c². Les nucléons ont une masse proche d'environ 940 MeV/c2. La masse du neutron et du proton ne sont pas exactement égales : 938,272 millions d'électron-volt pour le proton et 939,5654 millions pour le neutron. En kilogrammes, cela fait <math>1,67262 \times 10^{-27}</math> kg pour le proton et <math>1,67493 \times 10^{-27}</math> kg pour le neutron. Un proton a une masse approximativement égale à 1836,15 fois celle de l’électron. Le neutron est donc légèrement plus massif que le proton, mais cette différence est anecdotique : un neutron est aussi massif que 1,0014 protons. Pour beaucoup d'applications, on peut supposer que proton et neutron ont la même masse. '''Charge électrique''' : Proton et neutron n'ont pas la même charge électrique : là où le neutron est neutre (d'où son nom), le proton a la même charge que l'électron. On peut s'en rendre compte en faisant la somme des charges électriques des quarks.
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