原子の大きさ

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原子と原子核

原子の大きさ(電子の軌道) 100pm (10-10m) 原子核の大きさ 0.01pm (10-14m) 太陽の直径は 1,392,700 km (=1.4×109m) 原子核を太陽にたとえたら、電子の軌道はその104倍で 1.4×1013m の位置ということになる。今地球の軌道半径は 149,597,870,700 m = 1.5×1011で、地球の軌道直径は、太陽の直径2.1×102倍ということになる。太陽直径の104倍の直径としたら地球軌道の50倍、つまり50天文単位の位置にある惑星、ということなると、冥王星(39AU)より遠いQB1(キューブワン 45AU)くらいの位置ということになる。

つまり原子というのは中身はほとんど空っぽである。

陽子・中性子とクォーク

原子核を作っているのは、陽子・中性子だが(これを原子核としてまとめているののは強い相互作用(strong interaction)である)、このサイズは原子核のサイズの1/10スケールである。単位を取り直して、原子核の大きさは 0.01pm = 10fm と書くと、陽子や中性子のサイズは1fm程度である。そしてクォークはだいたいその1000分の1、つまり0.001fm (1am) = 10-18m程度と考えられる。クォークのサイズを太陽にたとえるか、陽子や中性子の外縁というのは、地峡軌道の5倍ということになり、木星の軌道付近ということになる。

陽子や中性子は、中身がスカスカの物体である。

実を言うと、クォークの質量というのは、陽子や中性子の質量の1/100程度しかなく、陽子や中性子の質量のほとんどは実は“強い相互作用”の場のエネルギーである。


(2020-06-05)
(2020-06-10追記:陽子・中性子とクォーク)
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