Πόσα ηλεκτρόνια χρειάζεται για να ισούται με τη μάζα 1 πρωτονίου;
* Η μάζα δεν είναι άμεσα πρόσθετο: Η μάζα ενός πρωτονίου δεν είναι απλώς το άθροισμα των μαζών των συστατικών του κουάρκ. Μερικές από αυτές τις μάζες προέρχονται από την ενέργεια δέσμευσης των κουάρκων μέσα στο πρωτόνιο.
* ισοδυναμία μαζικής ενέργειας: Η διάσημη εξίσωση του Einstein E =MC² μας λέει ότι η μάζα και η ενέργεια είναι εναλλάξιμα.
Για να απαντήσετε απευθείας στην ερώτησή σας:
Δεν μπορείτε απλά να προσθέσετε ηλεκτρόνια για να ισούστε με τη μάζα ενός πρωτονίου. Ωστόσο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την έννοια της ισοδυναμίας της μαζικής ενέργειας για να καταλάβουμε πόσα ηλεκτρόνια θα έχουν την ίδια * ενέργεια * ως πρωτόνιο.
Εδώ είναι πώς να το κάνετε αυτό:
1. Βρείτε τη διαφορά μάζας: Η μάζα ενός πρωτονίου είναι περίπου 1,6726 × 10^-27 kg και η μάζα ενός ηλεκτρονίου είναι περίπου 9,1094 × 10^-31 kg. Η διαφορά στη μάζα είναι περίπου 1,6635 × 10^-27 kg.
2. Υπολογίστε το ισοδύναμο ενέργειας: Χρησιμοποιώντας το E =MC², μπορούμε να βρούμε το ισοδύναμο ενέργειας αυτής της μάζας. Ας χρησιμοποιήσουμε την ταχύτητα του φωτός (c) ως 3 × 10^8 m/s:
E =(1,6635 × 10^-27 kg) * (3 × 10^8 m/s) ²
E ≈ 1,497 × 10^-10 Joules
3. Βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων: Η ενέργεια ενός μόνο ηλεκτρονίου σε ηρεμία είναι περίπου 8,187 × 10^-14 joules. Για να αποκτήσουμε το ενεργειακό ισοδύναμο του πρωτονίου, χρειαζόμαστε:
(1.497 × 10^-10 joules) / (8.187 × 10^-14 joules / electron) ≈ 1829 ηλεκτρόνια
Έτσι, περίπου 1829 ηλεκτρόνια θα έχουν την ίδια ενέργεια με ένα μόνο πρωτόνιο. Ωστόσο, είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι συγκρίνουμε * ισοδύναμα ενέργειας *, όχι απλώς τον αριθμό των σωματιδίων.
