质子和中子的质量非常接近,大约为1.6726219 × 10^-27千克。质子略重于中子,但两者质量差异很小。这种质量相近的特性是原子核结构和核力研究的重要基础。
质子和中子是构成原子核的基本粒子,它们在质量上非常接近。质子的质量约为1.672621637×10-27千克,而中子的质量略大,为1.674927211×10-27千克。作为参考,C-12(碳-12)同位素的质量为1.99335×10-26千克,其1/12的质量为1.66113×10-27千克。以C-12的1/12质量为基准,质子的相对质量为1.007,中子的相对质量为1.0083,两者的相对质量都近似为1,显示它们在质量上的微小差异。
中子和质子的基本特性
中子(n)和质子(p)统称为核子,是构成原子核的两种粒子。它们由三个夸克组成,但电荷不同:质子带有正电荷,而中子不带电。在原子核内,质子和中子可以通过β衰变过程相互转换,包括β-衰变、β+衰变和轨道电子俘获。
中子由一个上夸克(带2/3e正电荷)和两个下夸克(带1/3e负电荷)组成,电荷相互抵消,因此中子不显电性。自由中子的质量为1.6749×1024克,是电子质量的1838.68倍。中子和质子的尺寸相近,大约在2.5×10-15米的数量级。自由中子是不稳定的,通过弱相互作用衰变为质子,释放一个电子和一个反中微子,其半衰期约为10.61±0.16分钟。中子的自旋为1/2,磁矩为-1.91304275单位核磁子。
质子是氢原子的核,由两个上夸克和一个下夸克组成,带有一个单位的正电荷。质子的质量约为1.6726×10-24克,是电子质量的1836.15倍。质子的自旋为1/2,磁矩为2.7928单位核磁子。质子被认为是稳定的,半衰期极长,至少为1035年。尽管有理论推测质子可能衰变,但目前尚未观察到这一现象。
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