Протон

Протон – единственная стабильная частица с положительным зарядом + е.
Ранее считалось, что протоны, как и электроны – элементарные частицы, не имеют внутренней структуры. Однако современные исследования показывают, что протон является очень сложной системой, а его составные частицы, кварки, обладают уникальными характеристиками.
Протон-фермионов со спином 1 / 2. Его изотопический спин тоже равен 1 / 2, поскольку протон составляет изотопический дублет с нейтроном. Масса протона составляет 1,00727663 а.е.м. или 938,2723 МэВ. Кроме электрического заряда протон имеет также магнитный момент, равный 2,792847351 (28) ядерного магнетону.
Античастицей для протона является антипротон, характеристики которого похожи на протон за исключением отрицательного заряда.
Протоны принимают участие во всех типах взаеомодии: сильном, электромагнитном, слабом и гравитационном.
История
В 1919 году Эрнест Резерфорд, облучая альфа-частицами газ азота, обнаружил в нем определенное количество атомов водорода. Это была первая искусственно вызвана ядерная реакция. Учитывая то, что водород имеет атомную массу 1, Резерфорд пришел к выводу, что его ядро является элементарной частицей, входящей в состав других частиц.
Однако идея о том, что другие химические элементы состоят из водорода, высказывал еще в 1815-1816 годах в серии статей Уильям Праут, исходя из того, что химические вещества вступают в реакции в пропорциях, которые выражаются малыми целыми числами. Его гипотезу отвергли, когда точные измерения атомных масс химических элементов дали значение, несколько отличные от целых чисел.
Антипротон был открыт в лаборатории университета Беркли в 1955 году. По его открытия Эмилио Сегре и Оуэн Чемберлен получили Нобелевскую премию по физике 1959.
Время жизни
Вопрос о стабильности протона вместе с вопросом о стабильности электрона являются краеугольными камнями, на которых построены современные представления о строении Вселенной. Сейчас нижняя граница времени жизни протона относительно распада экспериментально подтверждена на уровне 10 33 лет.
Протоны в составе атомных ядер
Смысле является ядром атома водорода. В состав других атомов протоны входят вместе с нейтронами, воздерживаясь в составе ядра сильным взаимодействием. Вместе протоны и нейтроны называют нуклонами, т.е. составными частями ядра. Количество протонов в ядре атома определяет его Зарядовое число Z.
Взаимодействие с веществом
Протоны изучения свойств ядер атомов, инициирование ядерных реакций, исследований в физике элементарных частиц. Для постановки экспериментов протонам оказывают большую энергию в ускорителях заряженных частиц. Современные ускорители могут предоставить протонам энергию до 1 тераэлектронвольта, например, синхротрон Тэватрон в Батавии, США.
Проникая в вещество, протоны как заряженные частицы в основном теряют энергию на ионизацию вещества. Скорость потери энергии можно рассчитать по формуле Бете-Блоха. Ионизационные потери больше при меньших энергий, поэтому протоны теряют энергию и создают наибольшее количество радиационных дефектов в конце своего пробега в веществе. Большие потери обусловливают незначительную длину пробега. Остановившись в веществе, протон превращается в обычный атом водорода.
Употребление термина протон в химии
В химии протоном называют положительный ион водорода H +. Однако в растворах ион водорода никогда не бывает полностью свободен от взаимодействия с электронами, поэтому протон в химическом смысле отличается от протонов, входящих в состав ядра атома.