1. Quarks : Les neutrons et les protons sont composés de particules plus petites appelées quarks. Les quarks sont les éléments fondamentaux des hadrons, qui comprennent les protons et les neutrons. Il existe six types de quarks :up, down, étrange, charm, top et bottom. Les protons et les neutrons sont constitués de différentes combinaisons de quarks up et down.
- Un proton est composé de deux quarks up et d'un quark down, notés (uud).
- Un neutron est composé d'un quark up et de deux quarks down, notés (udd).
Les électrons, quant à eux, sont des particules élémentaires et ne sont pas composés de particules plus petites. Ils sont considérés comme des particules ponctuelles sans structure interne.
2. Equivalence masse-énergie : Selon le principe d'équivalence masse-énergie d'Einstein (E=mc²), la masse et l'énergie sont équivalentes. La masse d'une particule est une mesure de son contenu énergétique.
La masse au repos d'un électron est très petite, environ 9,109 × 10⁻³¹ kilogrammes. En effet, les électrons ont une très faible teneur en énergie par rapport aux protons et aux neutrons. L'énergie associée au mouvement de l'électron et aux interactions électromagnétiques est bien supérieure à son énergie de masse au repos.
En revanche, les protons et les neutrons ont une masse au repos bien plus élevée que celle des électrons. En effet, les quarks qui composent les protons et les neutrons sont plus massifs que les électrons. De plus, la forte force nucléaire, qui lie les quarks entre eux au sein des protons et des neutrons, contribue à leur augmentation de masse.
Comparaison des masses :
- Électron :La masse d'un électron est d'environ 9,109 × 10⁻³¹ kilogrammes soit 1/1836 fois la masse d'un proton.
- Proton :La masse d'un proton est d'environ 1,6726 × 10⁻²⁷ kilogrammes.
- Neutron :La masse d'un neutron est d'environ 1,6749 × 10⁻²⁷ kilogrammes, légèrement plus lourde qu'un proton en raison de la présence d'un quark down supplémentaire.
En résumé, la plus grande masse des neutrons et des protons par rapport aux électrons peut être attribuée à la présence de quarks, les éléments constitutifs fondamentaux des hadrons, et au principe d’équivalence masse-énergie, qui relie la masse au contenu énergétique.
