Протон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
протон
Quark structure proton.svg
Протон складається з двох верхніх й одного нижнього кварка
склад: 2 u-кварки і один d-кварк
родина: ферміон
група: адрон
покоління: перше
взаємодії: всі
античастинка: антипротон
статус: стабільний
символ: p
Число типів: 2 разом із нейтроном
Маса: 938,2723 МеВ
Електричний заряд: +1
кольоровий заряд: біла
спін: 1/2

Прото́н (від грец. πρώτον — перший) — єдина стабільна частинка з позитивним зарядом .

Раніше вважали, що протони, як і електрони — елементарні частинки, не мають внутрішньої структури. Однак сучасні дослідження показують, що протон є дуже складною системою, а його складові частинки, кварки, мають унікальні характеристики.

Протон — ферміон зі спіном 1/2. Його ізотопічний спін теж дорівнює 1/2, оскільки протон складає ізотопічний дублет із нейтроном. Маса протона становить 1,00727663 а.о.м. або 938,2723 МеВ. Крім електричного заряду протон має також магнітний момент, що дорівнює 2,792847351(28) ядерного магнетона.

Античастинкою для протона є антипротон, характеристики якого схожі на протон за винятком від'ємного заряду.

Протони беруть участь у всіх типах взаєомодії: сильній, електромагнітній, слабкій та гравітаційній.

Історія[ред.ред. код]

В 1919 році Ернест Резерфорд, опромінюючи альфа-частинками газ азоту, виявив в ньому певну кількість атомів водню. Це була перша штучно викликана ядерна реакція. Зважаючи на те, що водень має атомну масу 1, Резерфорд прийшов до висновку, що його ядро є елементарною частинкою, яка входить до складу інших частинок.

Однак ідею про те, що інші хімічні елементи складаються з водню, висловлював ще в 18151816 роках у серії статей Вільям Праут, виходячи із того, що хімічні речовини вступають в реакції в пропорціях, які виражаються малими цілими числами. Його гіпотезу відкинули, коли точні вимірювання атомних мас хімічних елементів дали значення, дещо відмінні від цілих чисел.

Антипротон був відкритий у лабораторії університету Берклі в 1955 році. За його відкриття Еміліо Сеґре й Оуен Чемберлен отримали Нобелівську премію з фізики 1959.

Час життя[ред.ред. код]

Питання про стабільність протона разом з питанням про стабільність електрона є наріжними каменями, на яких побудовані сучасні уявлення про будову Всесвіту. Наразі нижня межа часу життя протона щодо розпаду експериментально підтверджена на рівні 1033 років.

Протони у складі атомних ядер[ред.ред. код]

Протон є ядром атома водню. До складу інших атомів протони входять разом із нейтронами, утримуючись в складі ядра сильною взаємодією. Разом протони й нейтрони називають нуклонами, тобто складовими частинами ядра. Кількість протонів у ядрі атома визначає його зарядове число Z.

Взаємодія з речовиною[ред.ред. код]

Протони часто використовуються для вивчення властивостей ядер атомів, ініціювання ядерних реакцій, досліджень у фізиці елементарних часток. Для постановки експериментів протонам надають велику енергію в прискорювачах заряджених частинок. Сучасні прискорювачі можуть надати протонам енергію до 1 тераелектронвольта, наприклад, синхротрон Теватрон у Батавії, США.

Проникаючи в речовину, протони як заряджені частинки в основному втрачають енергію на іонізацію речовини. Швидкість втрати енергії можна розрахувати за формулою Бете-Блоха. Іонізаційні втрати більші за менших енергій, тому протони втрачають енергію і створюють найбільшу кількість радіаційних дефектів наприкінці свого пробігу в речовині. Великі втрати зумовлюють незначну довжину пробігу. Зупинившись в речовині, протон перетворюється в звичайний атом водню.

Вживання терміну протон у хімії[ред.ред. код]

В хімії протоном називають позитивний іон водню H+. Проте в розчинах іон водню ніколи не буває повністю вільний від взаємодії з електронами, тому протон у хімічному сенсі відрізняється від протонів, які входять до складу ядра атома.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.