Öppna huvudmenyn

Proton

positivt laddade subatomära partiklar
(Omdirigerad från Protoner)
För andra betydelser, se Proton (olika betydelser).

Protoner () är positivt laddade subatomära partiklar som tillsammans med neutroner bildar atomkärnor. Antalet protoner i en atomkärna bestämmer dess grundämne och atomnummer.

Proton
Grundläggande egenskaper[1]
Symbolp
KlassifikationFermionHadronBaryonNukleon
Sammansättning2 uppkvarkar
1 nerkvark
Kvarksammansättning
VäxelverkanStark växelverkan
Svag växelverkan
Elektromagnetism
Gravitation
AntipartikelAntiproton
Historia
TeoretiseradWilliam Prout (1815)
UpptäcktErnest Rutherford (1917–1919, namngiven av honom 1920)
Fysikaliska egenskaper[1]
Laddninge
1,602 176 634 × 10−19 C [2]
Massa1,007 276 466 879(91) u [3]

1,672 621 923 69(51) × 10−27 kg [3]
1836,152 673 43(11) me [3]

938,272 088 16(29) MeV/c2 [3]
Medellivslängd> 2,1 × 1029 a (stabil)
Kärnradie0,8414(19) fm [3]
Elektriskt dipolmoment< 5,4 × 10−24 e × cm
Elektrisk polariserbarhet1,20(6) × 10−3 fm3
Magnetiskt moment1,410 606 797 36(60) × 10-26 J / T [3]

1,521 032 202 30(46) × 10−3 μB [3]

2,792 847 344 63(82) μN [3]
Magnetisk polariserbarhet1,9(5) × 10−4 fm3
Spinn1/2
Isospinn1/2 (z-komponent +1/2)
Paritet+1
KondenseradI(JP) = 1⁄2(1⁄2+)
g-faktor5,585 694 6893(16) [3]
Comptonvåglängd1,321 409 855 39(40) × 10−15 m [3]
Gyromagnetisk kvot2,675 221 8744(11) × 108 s-1T-1 [3]

HistoriaRedigera

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 strukturRedigera

Detta avsnitt är en sammanfattning av Kvantkromodynamik

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. De två noggrannaste mätningarna av en protons radie har givit resultaten 0,805 ± 0,011 och 0,862 ± 0,012 femtometer.[ifrågasatt uppgift] 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 ursprungRedigera

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.

StabilitetRedigera

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.[4]

Antalet protoner i universum uppskattas till 1080[källa behövs][när?].

KemiRedigera

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.

KällorRedigera

  1. ^ [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. 
  2. ^ ”The seven defining constants”. The International System of Units (SI). BIPM. 20 maj 2019. https://www.bipm.org/en/measurement-units/. Läst 12 juni 2019. 
  3. ^ [a b c d e f g h i j k] ”2018 CODATA Recommended Values” (på engelska). National Institute of Standards and Technology. http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Results?search_for=proton. Läst 18 juni 2019. 
  4. ^ ”No GUTs, no glory”. The Economist (13 januari 2018): sid. 67-69. 

Externa länkarRedigera