核子的意义

质子和中子

核子的意义

核子(Nucleon)是质子、反质子、中子和反中子的总称，是组成原子核的粒子。它由夸克和胶子组成，属于重子。

质子和中子

质子是自旋为1/2，质量为l.6726485×10?24g（938.2796MeV），带正电（数值与电子电荷绝对值相同，为1.6021892×10?19C），磁矩为1.410617×10?23erg/Gs的稳定粒子（寿命>1032年）。中子是1932年由J．查德威克发现的中性粒子，其自旋为1/2，质量为1.674954×10?24g（939.5731MeV），磁矩为－9.66243661×10?24erg/Gs。它是不稳定的。它可以通过弱相互作用衰变为质子、电子、反电子和中微子，平均寿命约为898±16s。在中子发现后，д.д.伊万年科和W.K.海森伯提出了原子核由质子和中子构成的理论。这理论已由随后的实验所证实。

质子－质子和中子－质子的散射实验表明，它们之间的强相互作用力（核力）与它们是否带电（即是质子还是中子）无关，这就是核力的电荷无关性。为了解释核力的电荷无关性，B.卡森和 E. U.康登于1936年引入了同位旋的概念，把质子和中子看成同一种粒子——核子的两种不同状态。核子的同位旋是1/2，它可以有两种不同的状态：同位旋第三分量为1/2的状态是质子，同位旋第三分量为－1/2的状态是中子。这样核力的电荷无关性被归结为强相互作用中同位旋空间的转动不变性。

高能电子、μ子和中微子在质子及中子上的散射表明，质子和中子的电荷和磁矩有着一定的空间分布，因而不是点粒子，而是有着内部结构的。目前实验的结果表明，质子和中子是由三个更深一层次的粒子——夸克通过由胶子传递的作用力所构成的。研究核子的内部结构，是粒子物理学当前的一个中心课题。