Proton

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy protonu jako cząstki tworzącej jądro atomowe. Zobacz też: inne znaczenia słowa "proton".
proton
Symbol p
Klasyfikacja barion nukleon hadron
Ładunek +e

1,60217653(14)·10−19 C

Masa 1,00727646688 u

1,67262171(29)·10 −27 kg

938,272029(80) MeV/c²

Czas życia T1/2 >2,1·1029 lat (lub trwały)
Spin 1/2
Antycząstka antyproton
Schematyczna struktura protonu. u – kwarki górne, d – kwark dolny
Proton stanowi jądro atomowe wodoru

Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.

Protony są głównym składnikiem pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony wraz z neutronami (→ nukleony) tworzą jądra atomowe pierwiastków chemicznych. Liczba protonów w jądrze danego atomu jest równa jego liczbie atomowej, która z kolei jest podstawą uporządkowania atomów w układzie okresowym pierwiastków.

Proton według modelu standardowego jest cząstką złożoną, zaliczaną do hadronów, a ściślej barionów, i jest zbudowana z trzech kwarków: dwóch kwarków górnych "u" i jednego kwarku dolnego "d" (układ uud) związanych silnym oddziaływaniem przenoszonym przez gluony. Zanim model standardowy został powszechnie przyjęty, proton zaliczany był do cząstek elementarnych.

Czynnik Landégo protonu: gp/2 = 2,792847351 ± 0,000000028

Rozpad protonu[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: Rozpad protonu.

Według aktualnych wyników eksperymentalnych, jeżeli rozpad protonu następuje, to średni czas życia tej cząstki jest dłuższy niż 2,1·1029 lat[1]. Zgodnie z modelem standardowym proton, jako najlżejszy barion, nie może się samorzutnie rozpaść. Jednakże, teorie wielkiej unifikacji generalnie przewidują rozpad protonu, ale z teoretycznym czasem życia minimum 1·1036 lat.

Proton może ulec przemianie, na przykład w procesie wychwytu elektronu. Ten proces nie zachodzi samorzutnie, lecz tylko w wyniku dostarczenia dodatkowej energii. Przemiana ta następuje według równania:

\mathrm{p}^+ + \mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{n} + {\nu}_e \,

gdzie

p – proton,
eelektron,
nneutron,
\nu_eneutrino elektronowe.

Ten proces jest odwracalny. Na przykład w rozpadzie beta, neutron zamienia się w proton. Wolne neutrony rozpadają się spontanicznie (czas życia około 15 minut) produkując proton.

Historia odkrycia[edytuj | edytuj kod]

Eugen Goldstein zaobserwował, że promieniowanie anodowe składa się z dodatnio naładowanych jonów. Zauważył również, że stosunek ładunku do masy tych jonów zależy od natury gazu (dla promieniowania katodowego, które składa się z elektronów, ten stosunek był zawsze ten sam). W 1898 roku Wilhelm Wien stwierdził, że najwyższy stosunek był obserwowany, kiedy wodór wypełniał rurę katodową.

W roku 1918 Ernest Rutherford stwierdził, że jądra wodoru produkowane są w wyniku działania cząstek alfa na azot.

Proton w chemii[edytuj | edytuj kod]

Jądra atomów najpowszechniejszego izotopu wodoru ¹H (protu) zawierają jedynie pojedyncze protony. W wyniku jonizacji termicznej wodoru powstają wolne (swobodne) protony (→ plazma). Natomiast protony powstające w wyniku dysocjacji elektrolitycznej w roztworze są solwatowane (zobacz np. jon hydroniowy), a spotykany zapis H+ i określenie "proton" są uproszczeniem nieodzwierciedlającym rzeczywistej struktury jonów wodorowych. Podobnie rozumiany jest "proton" w biochemii (np. "pompa protonowa").

Określenie "proton" stosuje się także w odniesieniu do atomów wodoru połączonych wiązaniem chemicznym z innymi atomami. Wpływ otoczenia chemicznego protonów w związkach chemicznych na ich właściwości magnetyczne wykorzystywany jest w spektroskopii protonowego rezonansu magnetycznego.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło proton w Wikisłowniku

Przypisy

  1. SN. Ahmed, AE. Anthony, EW. Beier, A. Bellerive i inni. Constraints on nucleon decay via invisible modes from the Sudbury Neutrino Observatory. „Phys Rev Lett”. 92 (10), s. 102004, 2004. doi:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID 15089201.