Haupt >> Allgemeine Physik >> Proton

Proton

Proton
Einstufung
Subatomares Teilchen
Fermion
Hadron
Baryon
Nukleon
Proton
Eigenschaften
Masse: 1.672 621 71 (29) × 10 −27 kg
938,272 029(80) MeV/ c zwei
Elektrische Ladung: 1.602 176 53(14) × 10 −19 C
Radius: etwa 0,8 × 10 −15 m
Drehen: ½
Quark
Komposition:
1 runter, 2 hoch

Im Physik , das Proton (Griechisch Erste Proton = zuerst) ist ein subatomares Teilchen mit an elektrische Ladung einer positiven Grundeinheit (1,602 × 10 −19 Coulomb), einem Durchmesser von etwa 1,5×10 −15 m und eine Masse von 938,3 MeV/ c zwei (1,6726 × 10 −27 kg), oder etwa das 1836-fache der Masse einer Elektron . Es wird beobachtet, dass das Proton stabil ist, obwohl einige Theorien vorhersagen, dass das Proton zerfallen kann. Das Proton hat eine Dichte von etwa 2,31 × 10 17 kg m −3 .

Protonen sind Spin-1/2-Fermionen und bestehen aus drei Quarks , was sie zu Baryonen macht. Auch die beiden Up-Quarks und ein Down-Quark des Protons werden durch die starke Kernkraft, vermittelt durch Gluonen, zusammengehalten. Protonen können umgewandelt werden in Neutronen durch inversen Beta-Zerfall (d. h. durch Einfangen von an Elektron ); da neutronen schwerer als protonen sind, läuft dieser prozess nicht spontan ab, sondern nur unter energiezufuhr. Das Antimaterie-Äquivalent des Protons ist das Antiproton, das die hat gleich Größenordnung Ladung wie das Proton, aber das entgegengesetzte Vorzeichen.

Protonen und Neutronen sind beides Nukleonen, die durch die Kernkraft zu Atomkernen gebunden werden können. Das häufigste Isotop der Wasserstoff Atom ist ein einzelnes Proton. Die Kerne anderer Atome bestehen aus unterschiedlich vielen Protonen und Neutronen. Die Anzahl der Protonen im Kern bestimmt die chemischen Eigenschaften des Atoms und welche Chemisches Element es ist.



Antiproton

Das Antiproton ist das Antiteilchen des Protons. Es wurde 1955 von Emilio Segre und Owen Chamberlain entdeckt, wofür sie 1959 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurden.

Die CPT-Symmetrie schränkt die relativen Eigenschaften von Teilchen und Antiteilchen stark ein und ist daher offen für strenge Tests. Beispielsweise müssen sich die Ladungen von Proton und Antiproton genau zu Null summieren. Diese Gleichheit wurde auf einen Teil von 10 getestet 8 . Die Gleichheit ihrer Massen wird auch auf besser als ein Teil von 10 getestet 8 . Durch Halten von Antiprotonen in einer Penning-Falle wurde die Gleichheit des Verhältnisses von Ladung zu Masse des Protons und des Antiprotons auf 1 Teil in 9 × 10 getestet elf . Das magnetische Moment des Antiprotons wurde mit einem Fehler von 8×10 gemessen −3 Kern-Bohr-Magnetonen, und es wurde festgestellt, dass sie gleich und entgegengesetzt zu denen des Protons sind.

Hochenergiephysik

Aufgrund ihrer Stabilität und großen Masse (im Vergleich zu Elektronen ) eignen sich Protonen gut für den Einsatz in Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider am CERN und dem Tevatron am Fermilab. Protonen machen auch einen großen Teil der kosmischen Strahlung aus, die auf die auftrifft Erdatmosphäre . Solche hochenergetischen Protonenkollisionen sind aufgrund der zusammengesetzten Natur des Protons komplizierter zu untersuchen als Elektronenkollisionen. Das Verständnis der Details der Protonenstruktur erfordert Quantenchromodynamik.