Протон | это... Что такое Протон? (original) (raw)

Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2, электрический заряд +1 (в единицах элементарного электрического заряда). В физике элементарных частиц рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1/2 (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Состоит из трёх кварков (один _d_-кварк и два _u_-кварка). Стабилен (нижнее ограничение на время жизни — 2,9·1029 лет независимо от канала распада, 1,6·1033 лет для распада в позитрон и нейтральный пион).

Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет (рекомендованные значения CODATA 2010 года, в скобках указана погрешность величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение):

• 938,272 046(21) МэВ[4];
• 1,007 276 466 812(90) а. е. м.[3];
• 1,672 621 777(74)·10−27 кг[2];
• 1836,152 672 1(14) массы электрона[5].

Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами. В частности, реакции _pp_-цикла, который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.

Кварковая структура протона

Протон в химии

Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле является ядром атома водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона. В физике протон обозначается буквой p (или p+). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H+, астрофизическое — HII.

Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер. Порядковый номер химического элемента в периодической таблице (и, соответственно, все его химические свойства) полностью определяются зарядом ядра его атомов, который, в свою очередь, равен количеству протонов в ядре (протонному числу).

Интересные факты

• Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 672 1(14)[5], с точностью до 0,002 % равно значению 6π5 = 1836,118 108 711 686…
• Ультрарелятивистские протоны (как и любые другие адроны, а также атомные ядра) для неподвижного наблюдателя имеют форму двояковогнутой линзы[6].
• Измерения радиуса протона с помощью атомов обычного водорода, проводимые разными методами с 1960-х годов, привели (CODATA-2006) к результату 0,8768±0,0069 фемтометра (1 фм = 10−15 м)[7]. Первые эксперименты с атомами мюонного водорода[8] дали для этого радиуса на 4 % меньший результат 0,8418±0,0007 фм.[9] Причины такого различия пока неясны.

См. также

• Антипротон
• Нейтрон
• Электрон
• Фемтоскопия

Литература

• Многие известные свойства протона систематически изложены в публикации Particle Data Group. [1] (англ.)

Примечания

1. ↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants --- Complete Listing
2. ↑ 1 2 CODATA Value: proton mass
3. ↑ 1 2 CODATA Value: proton mass in u
4. ↑ CODATA Value: proton mass energy equivalent in MeV
5. ↑ 1 2 CODATA Value: proton-electron mass ratio
6. ↑ Иванов И. Какую форму имеет быстро летящий протон? = B. Blok, L. Frankfurt, M. Strikman. On the shape of a rapid hadron in QCD.
7. ↑ www.membrana.ru Мюон указал на ошибку в размере протона.
8. ↑ где электрон заменён на мюон
9. ↑ Dr.Randolf Pohl How small is the proton? = „The size of the proton“ Nature, Doi:10.1038/nature09250, 8 July 2010.