¿Por qué los protones y los neutrones están en el centro mientras los electrones están en la órbita y no al revés?

Answer 1

Razón 1 : los nucleones son mucho más pesados ​​(~ 1000x) que los electrones. ¿Por qué la tierra se mueve alrededor del sol y no al revés? Porque el sol es mucho más pesado que la tierra. Lo mismo con el núcleo y los electrones. Debido a que el núcleo tiene más inercia que los electrones, dado un cierto valor de fuerza atractiva, el electrón se acelera más fácilmente que el núcleo.

Razón 2 : De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, el producto de las incertidumbres en la posición y el impulso de una partícula debe ser mayor o igual a la constante de Plank.

Ahora, suponga que un electrón está confinado a una región tan pequeña como un núcleo (~ 1 / 10000x el tamaño de un átomo). Entonces la incertidumbre en la posición es el tamaño del núcleo. Si calcula la incertidumbre en el momento del electrón a partir de esto, obtendrá un valor mayor que la velocidad de la luz, lo cual es imposible.

Es decir, es imposible confinar el electrón a una región tan pequeña porque el principio de Incertidumbre lo prohíbe.

Answer 2

Dividiré mi respuesta en dos partes:

1) Contrariamente a la creencia popular, el núcleo tiene una pequeña energía cinética rotacional. Déjame presentarte un pequeño modelo clásico.

Imagine el núcleo (protones y neutrones) que se unirá a un extremo de una barra y el electrón al otro extremo de la barra. Ahora, dado que el núcleo es mucho más pesado que un electrón (~ 10000 veces), el centro de masa se encuentra mucho más cerca del extremo de la varilla del núcleo. Imagine que la varilla puede girar libremente sobre cualquier eje a través del centro de masa. Encontrará que el núcleo está confinado a un área pequeña en el centro y el electrón nubla el núcleo. Este tipo de idea te da una idea cruda de por qué el núcleo se representa para estar en el centro, porque el centro de masa se encuentra extremadamente cerca del núcleo.

2) Si quieres saber por qué los protones y los neutrones están juntos, es debido a la fuerza nuclear fuerte mediada por un pión (fuerza nuclear)

Answer 3

Es debido al orden en que se formaron en el universo temprano. Los protones y los neutrones están compuestos de quarks. Los quarks se componen de las mono-cargas con carga más alta / más alta, según MC Physics en http://www.mono-charges.com . En el universo temprano, muy caliente (alta energía cinética), solo las mono-cargas más fuertes podían unirse y permanecer unidas. Estas primeras vinculaciones fueron los quarks up, luego los quarks down. Las mono-cargas de menor fuerza podrían unirse de manera estable a medida que el universo se enfría aún más, al igual que los diferentes Quarks se unen en Protones. Las mono-cargas electrónicas podrían unirse a las mono-cargas más fuertes con más enfriamiento, permitiendo que se formen Neutrones (que consisten en 3 quark y mono-cargas electrónicas). Con un enfriamiento adicional, los núcleos de átomos completos podrían unirse de manera estable. Las mono-cargas electrónicas luego balancearon las cargas positivas del núcleo. Las mono-cargas fotónicas de menor fuerza proporcionaron la neutralización de la carga de acabado del átomo en general.

Answer 4

Debido a que los protones y los neutrones tienen un mecanismo para Atraerse a sí mismos y también el hecho de que son los primeros productos de una estrella, entonces no encontramos que los electrones se atraigan a sí mismos y formen grupos, ¡mientras que los protones y los neutrones sí lo hacen! También podría preguntar por qué algún otro hadrón no puede formar agrupaciones como esa.