Proton
- För andra betydelser, se Proton (olika betydelser).
| Proton | |
| Grundläggande egenskaper[1] | |
|---|---|
| Symbol | p |
| Klassifikation | Fermion → Hadron → Baryon → Nukleon |
| Sammansättning | 2 uppkvarkar 1 nerkvark |
 | |
| Växelverkan | Stark växelverkan Svag växelverkan Elektromagnetism Gravitation |
| Antipartikel | Antiproton |
| Historia | |
| Teoretiserad | William Prout (1815) |
| Upptäckt | Ernest Rutherford (1917–1919, namngiven av honom 1920) |
| Fysikaliska egenskaper[1] | |
| Laddning | 1 e 1,602 × 10−19 C |
| Massa | 1,007 276 466 812(90) u 1,672 621 777(74) × 10−27 kg 1836,152 672 45(75) me 938,272 046(21) MeV/c2 |
| Medellivslängd | > 2,1 × 1029 a (stabil) |
| Kärnradie | 0,8775(51) fm |
| Elektriskt dipolmoment | < 5,4 × 10−24 e × cm |
| Elektrisk polariserbarhet | 1,20(6) × 10−3 fm3 |
| Magnetiskt moment | 1,410 606 743(33) × 10−26 J / T 1,521 032 210(12) × 10−3 μB 2,792 847 356(23) μN |
| Magnetisk polariserbarhet | 1,9(5) × 10−4 fm3 |
| Spinn | 1/2 |
| Isospinn | 1/2 (z-komponent +1/2) |
| Paritet | +1 |
| Kondenserad | I(JP) = 1⁄2(1⁄2+) |
| g-faktor | 5,585 694 713(46) |
| Gyromagnetisk kvot | 2,675 222 005(63) × 108 s-1T-1 |
Protoner () 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) vilket är 1836,15 gånger elektronens massa. De två noggrannaste mätningarna av en protons radie har givit resultaten 0,805 ± 0,011 och 0,862 ± 0,012 femtometer. 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 supersymmetriteorin ska protoner kunna sönderfalla med en halveringstid på minst 1030 år, vilket är längre än universums ålder. Man har aldrig kunnat observera ett protonsönderfall, men experimenten har visat att halveringstiden är åtminstone 1033 år. Dessa mätningar är viktiga eftersom om protoner sönderfaller kommer de förr eller senare att övergå till positroner.
Antalet protoner i universum uppskattas till 1080[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.
Källor
- ^ [a b] Uppgifterna om partikelegenskaper kommer, om inte annat anges, från CODATA Task Group on Fundamental Constants: ”CODATA Recommended Values” (på engelska). National Institute of Standards and Technology. http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Results?search_for=proton. Läst 22 juni 2011.
Externa länkar
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||