Proton

För andra betydelser, se Proton (olika betydelser).

Proton
Grundläggande egenskaper[1]
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[1]
Laddning	1 e 1,602 176 634 × 10−19 C [2]
Massa	1,007 276 466 879(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)
Kärnradie	0,8414(19) fm [3]
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 [3] 1,521 032 202 30(46) × 10−3 μB [3] 2,792 847 344 63(82) μN [3]
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) [3]
Comptonvåglängd	1,321 409 855 39(40) × 10−15 m [3]
Gyromagnetisk kvot	2,675 221 8744(11) × 108 s-1T-1 [3]

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

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.

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.

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.

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 10^{80[källa behövs][när?]}.

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.

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