Proton

För andra betydelser, se Proton (olika betydelser).

Mall:Faktamall partikel Protoner (<math>{p}</math>) är positivt laddade subatomära partiklar som tillsammans med neutroner bildar atomkärnor. Antalet protoner i en atomkärna bestämmer dess grundämne och atomnummer.

Historia

Protonen upptäcktes 1918 av Ernest Rutherford när han sköt alfapartiklar in i kvävgas vilket resulterade i syre och protoner. Protonerna kunde identifieras då de gav samma utslag som vätekärnor (= protoner) på hans instrument.

Intern struktur

En proton har en positiv (elektromagnetisk) laddning med ett värde motsvarande en elementarladdning e = 1,602×10^-19 coulomb. Massan är 1,6726×10^-27 kg (1,00727647 u, 938,27 MeV/c²) vilket är 1836,15 gånger elektronens massa. Protonen är en baryon uppbyggd av tre kvarkar: två upp-kvarkar med elektrisk laddning +⅔ e och en ner-kvark med laddning - ⅓ e med sinsemellan olika färgladdningar.

Massans ursprung

Kvarkarnas vilomassor uppskattas till 10 MeV. Det utgör bara en bråkdel av protonens massa – resten är kinetisk energi och bindningsenergi. Man kan göra en grov uppskattning av massan med en enkel överslagsräkning. Enligt Heisenbergs osäkerhetsprincip ges rörelsemängden p för en kvark i en låda med protonens mått av p = h/(2πr). Dessa kvarkar är relativistiska, vilket innebär att deras kinetiska energi kan uppskattas som E = pc = hc/(2πr). Med Plancks strukna konstant som 0,66×10⁻¹⁵ eVs och protonradien som 0,8×10⁻¹⁵ m får vi i runda tal massan m = 3×10⁸ eV = 300 MeV per kvark.

Stabilitet

Enligt såväl storförenad teori (GUT) som supersymmetriteorin ska protoner kunna sönderfalla med en halveringstid på minst 10³⁰ år, vilket är mycket längre än universums ålder. Man har aldrig kunnat observera ett protonsönderfall, men pågående experiment har visat att halveringstiden är åtminstone 10³⁴ år. Dessa mätningar är viktiga eftersom om protoner sönderfaller kommer de förr eller senare att övergå till positroner. Observationer av protonsönderfall skulle ge stöd åt teorierna.

Antalet protoner i universum uppskattas till 10^{80[källa behövs][när?]}.

Kemi

Inom kemin och biokemin betraktar man protonen som en vätejon, betecknas H⁺. I detta sammanhang betraktas en protondonator som en syra och en protonacceptor som en bas.

Externa länkar

• Fil:Commons-logo.svg Wikimedia Commons har media som rör Proton.
  Bilder & media
• Proton -- from Eric Weisstein's World of Physics