핵자

核子 / Nucleon

1. 개요

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핵자란 원자핵을 이루는 입자인 양성자, 중성자를 일컫는다.
핵자는 강한 상호작용으로 결합하여 원자핵을 이루며, 양성자의 수에 따라서 어떤 원자의 원자핵이 되는지가 결정된다.
양성자와 중성자는 모두 1/2의 스핀 양자수를 갖는 페르미온이며, 질량은 각각 $$1.672622×10^{-24}\,{\rm g}$$, $$1.674927×10^{-24}\,{\rm g}$$으로 매우 비슷한 질량을 지니고 있다.
중성자는 전기적으로 중성을 띠고, 양성자의 경우 전기적으로 양전하를 띤다. 양성자는 정확히 $$1.602176634×10^{-19}\,{\rm C}$$의 값을 갖는다.
표준 모형에 의하면 양성자는 안정하고, 대통일 이론에 의하면 양성자 및 원자핵에 속한 중성자의 경우 반감기가 $$10^{31}$$~$$10^{34}$$년이다. 자유 중성자의 경우 반감기가 614초 정도이다.
과거에는 쿼크가 4차원 구이고, 핵자를 쿼크가 맞닿은 면으로[1] 가정한 가설이 있었다.

[1] 한 차원에서의 접촉면은 그 아래 차원을 가진다. 쉽게 얘기하면 면과 면(2차원)이 맞닿으면 선(1차원)이 되고, 구와 구(3차원)가 맞닿으면 면(2차원)이 된다.