Чем различаются протоны и нейтроны?

Нуклоны (от лат. nucleus — ядро) — собирательное название протонов и нейтронов, частиц, из которых состоят ядра атомов. Для сильного взаимодействия, скрепляющего ядра, протоны и нейтроны неразличимы, что и оправдывает их объединение термином "нуклон". Для сильного взаимодействия все протоны и нейтроны могут рассматриваться как разные состояния одной частицы — нуклона — с разными значениями особого параметра, называемого изотопическим спином.

Однако в других физических взаимодействия протоны и нейтроны участвуют по-разному. В отношении электромагнитного взаимодействия протон ведет себя как положительно заряженная частица, а нейтрон — как нейтральная. Слабое взаимодействие делает свободный нейтрон нестабильным — он самопроизвольно распадается на протон, электрон и антинейтрино (среднее время жизни 886 секунд, период полураспада — 614 секунд). В то же время протон практически стабилен (время жизни более 3·10²⁹ лет). В отношении гравитационного взаимодействия масса нейтрона на 0,14% больше массы протона.

В рамках Стандартной модели элементарных частиц нуклоны относятся к классу адронов, то есть частиц, состоящих из кварков, а точнее к входящему в него семейству барионов — трехкварковых частиц. Кварковый состав протона — uud, нейтрона — udd. Нуклоны являются самыми легкими и самыми долгоживущими из барионов. Именно они служат основой "обычного" вещества нашей Вселенной (в отличие от темной материи и темной энергии).

Источники:

• Википедия - (с многочисленными ссылками);
• Кругосвет - (с акцентом на истории);
• Нуклоны. Ядерные силы. Модели строения ядер (параграф из краткого курса физики)

Дополнительно от Генона:

• Какие бывают элементарные частицы?