Proton

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

För andra betydelser, se Proton (olika betydelser).

Protonens interna struktur med två upp-kvarkar och en ner-kvark med olika färgladdningar.

Proton (p), en positivt laddad subatomär partikel som tillsammans med neutroner bildar atomkärnor. Antal protoner i atomkärnan bestämmer av vilket grundämne atomen är.

Historia

Protonen upptäcktes 1918 av Ernest Rutherford när han sköt alfapartiklar in i kvävgas vilket på hans instrument gav samma utslag som för vätekärnor (= protoner).

Intern struktur

Detta avsnitt är en sammanfattning av Kvantkromodynamik

Den elektriska laddningen för en proton är 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 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 med en enkel överslagsberäkning. Heisenbergs osäkerhetsprincip ger rörelsemängden för en kvark i en låda med protonens mått som p = h/(2πr). Dessa kvarkar är relativistiska, så att deras kinetiska energi kan approximeras med E = pc = hc/(2πr). Med Plancks strukna konstant som 0,66.10^-15 eV·s och protonradie som 0,8.10^-15 m får vi i grova tal 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.

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

• Proton -- from Eric Weisstein's World of Physics