Proton

	Proton
Grundläggande egenskaper
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
Laddning	1 e; 1,602 176 634 × 10−19 C
Massa	1,007 276 466 879(91) u ; 1,672 621 923 69(51) × 10−27 kg ; 1836,152 673 43(11) me ; 938,272 088 16(29) MeV/c2
Medellivslängd	> 2,1 × 1029 a (stabil)
Kärnradie	0,8414(19) fm
Elektriskt dipolmoment	< 5,4 × 10−24 e × cm
Elektrisk polariserbarhet	1,20(6) × 10−3 fm3
Magnetiskt moment	1,410 606 797 36(60) × 10-26 J / T ; 1,521 032 202 30(46) × 10−3 μB ; 2,792 847 344 63(82) 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 6893(16)
Comptonvåglängd	1,321 409 855 39(40) × 10−15 m
Gyromagnetisk kvot	2,675 221 8744(11) × 108 s-1T-1

För andra betydelser, se Proton (olika betydelser).

Protoner ( ${p}$ ) 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

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. 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 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?].

Kemi

Inom kemin och biokemin betraktar man protonen som en väte jon, 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.
^ ”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.
^ [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.
^ ”No GUTs, no glory”. The Economist (13 januari 2018): sid. 67-69.

Externa länkar

Wikimedia Commons har media som rör Proton.
Bilder & media
Proton -- from Eric Weisstein's World of Physics

[2010_CODATA-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.

[BIPM-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.

[CODATA_proton-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.

[1]

[2]

[3]

[4]