Massa proton.

DEFINISI

Proton disebut partikel stabil yang termasuk dalam golongan hadron, yaitu inti atom hidrogen.

Para ilmuwan tidak sepakat mengenai peristiwa ilmiah mana yang harus dianggap sebagai penemuan proton. Peran penting dalam penemuan proton dimainkan oleh:

1. penciptaan model atom planet oleh E. Rutherford;
2. penemuan isotop oleh F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
3. pengamatan perilaku inti atom hidrogen ketika tersingkir oleh partikel alfa dari inti nitrogen oleh E. Rutherford.

Foto pertama jejak proton diperoleh oleh P. Blackett di ruang awan saat mempelajari proses transformasi unsur secara buatan. Blackett mempelajari proses penangkapan partikel alfa oleh inti nitrogen. Dalam proses ini, sebuah proton dipancarkan dan inti nitrogen diubah menjadi isotop oksigen.

Proton, bersama dengan neutron, adalah bagian dari inti semua unsur kimia. Jumlah proton dalam inti menentukan nomor atom suatu unsur dalam tabel periodik D.I. Mendeleev.

Proton adalah partikel bermuatan positif. Muatannya sama besarnya dengan muatan dasar, yaitu nilai muatan elektron. Muatan suatu proton sering dilambangkan dengan , maka kita dapat menulis bahwa:

Saat ini diyakini bahwa proton bukanlah partikel elementer. Ia memiliki struktur yang kompleks dan terdiri dari dua u-quark dan satu d-quark. Muatan listrik u-quark () adalah positif dan sama dengan

Muatan listrik d-quark () bernilai negatif dan sama dengan:

Quark menghubungkan pertukaran gluon, yang merupakan kuanta medan; mereka bertahan dalam interaksi yang kuat. Fakta bahwa proton memiliki beberapa pusat hamburan titik dalam strukturnya dikonfirmasi oleh eksperimen hamburan elektron oleh proton.

Proton memiliki ukuran yang terbatas, yang masih diperdebatkan oleh para ilmuwan. Saat ini, proton direpresentasikan sebagai awan yang memiliki batas kabur. Batas seperti itu terdiri dari partikel-partikel maya yang terus-menerus muncul dan musnah. Namun dalam sebagian besar permasalahan sederhana, proton tentu saja dapat dianggap sebagai muatan titik. Massa sisa proton () kira-kira sama dengan:

Massa proton 1836 kali lebih besar dari massa elektron.

Proton mengambil bagian dalam semua interaksi mendasar: interaksi kuat menyatukan proton dan neutron menjadi inti, elektron dan proton bergabung menjadi atom menggunakan interaksi elektromagnetik. Sebagai interaksi lemah, kita dapat mengutip, misalnya, peluruhan beta sebuah neutron (n):

dimana p adalah proton; — elektron; - antineutrino.

Peluruhan proton belum diperoleh. Ini adalah salah satu masalah fisika modern yang penting, karena penemuan ini akan menjadi langkah penting dalam memahami kesatuan kekuatan alam.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Latihan	Inti atom natrium dibombardir dengan proton. Berapakah gaya tolak menolak elektrostatik proton dari inti atom jika proton berada pada jarak m Pertimbangkan bahwa muatan inti atom natrium 11 kali lebih besar dari muatan proton. Pengaruh kulit elektron atom natrium dapat diabaikan.
Larutan	Sebagai dasar penyelesaian soal, kita ambil hukum Coulomb, yang dapat dituliskan untuk soal kita (dengan asumsi partikel adalah partikel titik) sebagai berikut: dimana F adalah gaya interaksi elektrostatis partikel bermuatan; Cl adalah muatan proton; - muatan inti atom natrium; - konstanta vakum dielektrik; - konstanta listrik. Dengan menggunakan data yang kita miliki, kita dapat menghitung gaya tolak menolak yang diperlukan:
Menjawab	N

CONTOH 2

Dulu diyakini bahwa unit terkecil dari struktur suatu zat adalah molekul. Kemudian, dengan ditemukannya mikroskop yang lebih canggih, umat manusia dikejutkan dengan penemuan konsep atom – partikel gabungan dari molekul. Tampaknya jauh lebih sedikit? Sementara itu, kemudian ternyata atom terdiri dari unsur-unsur yang lebih kecil.

Pada awal abad ke-20, seorang fisikawan Inggris menemukan keberadaan inti atom dalam atom - struktur pusat; momen inilah yang menandai dimulainya serangkaian penemuan tanpa akhir mengenai struktur elemen struktural terkecil materi.

Saat ini, berdasarkan model nuklir dan berkat berbagai penelitian, diketahui bahwa atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh awan elektron.“Awan” semacam itu mengandung elektron, atau partikel elementer yang bermuatan negatif. Sebaliknya, inti atom mencakup partikel-partikel dengan muatan listrik positif yang disebut proton. Fisikawan Inggris yang telah disebutkan di atas mampu mengamati dan selanjutnya mendeskripsikan fenomena ini. Pada tahun 1919, ia melakukan percobaan di mana partikel alfa mengeluarkan inti hidrogen dari inti unsur lainnya. Dengan demikian, ia mampu mengetahui dan membuktikan bahwa proton tidak lebih dari sebuah inti tanpa satu elektron pun. Dalam fisika modern, proton dilambangkan dengan simbol p atau p+ (menunjukkan muatan positif).

Proton yang diterjemahkan dari bahasa Yunani berarti "pertama, utama" - sebuah partikel elementer yang termasuk dalam kelas tersebut baryon, itu. relatif berat Merupakan struktur yang stabil, umurnya lebih dari 2,9 x 10(29) tahun.

Sebenarnya, selain proton, ia juga mengandung neutron, yang berdasarkan namanya bermuatan netral. Kedua unsur ini disebut nukleon.

Massa proton, karena keadaan yang cukup jelas, tidak dapat diukur dalam waktu lama. Sekarang diketahui bahwa memang demikian

mp=1,67262∙10-27kg.

Seperti inilah gambaran massa diam proton.

Mari kita lanjutkan dengan mempertimbangkan pemahaman tentang massa proton yang khusus untuk berbagai bidang fisika.

Massa suatu partikel dalam kerangka fisika nuklir seringkali mempunyai bentuk yang berbeda; satuan ukurannya adalah amu.

A.e.m. - satuan massa atom. Satu amu sama dengan 1/12 massa atom karbon yang nomor massanya adalah 12. Jadi, 1 satuan massa atom sama dengan 1,66057 · 10-27 kg.

Oleh karena itu, massa proton terlihat seperti ini:

mp = 1,007276 a. makan.

Ada cara lain untuk menyatakan massa partikel bermuatan positif ini, dengan menggunakan satuan pengukuran yang berbeda. Untuk melakukan ini, pertama-tama Anda harus menerima aksioma kesetaraan massa dan energi E=mc2. Dimana c - dan m adalah massa benda.

Massa proton dalam hal ini akan diukur dalam megaelektronvolt atau MeV. Satuan pengukuran ini digunakan secara eksklusif dalam fisika nuklir dan atom dan berfungsi untuk mengukur energi yang diperlukan untuk memindahkan suatu partikel antara dua titik di C dengan syarat beda potensial antara titik-titik tersebut adalah 1 Volt.

Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan bahwa jam 1 pagi. = 931.494829533852 MeV, massa proton kira-kira

Kesimpulan ini diperoleh berdasarkan pengukuran spektroskopi massa, dan massa dalam bentuk yang diberikan di atas itulah yang biasa disebut e. energi diam proton.

Jadi, berdasarkan kebutuhan percobaan, massa partikel terkecil dapat dinyatakan dalam tiga nilai berbeda, dalam tiga satuan pengukuran berbeda.

Selain itu, massa proton dapat dinyatakan relatif terhadap massa elektron, yang diketahui jauh “lebih berat” daripada partikel bermuatan positif. Massa, dengan perhitungan kasar dan kesalahan yang signifikan dalam kasus ini, akan menjadi 1836.152672 relatif terhadap massa elektron.

Proton mengambil bagian dalam reaksi termonuklir, yang merupakan sumber energi utama yang dihasilkan oleh bintang. Khususnya, reaksi hal-siklus, yang merupakan sumber dari hampir seluruh energi yang dipancarkan Matahari, bermuara pada penggabungan empat proton menjadi inti helium-4 dengan transformasi dua proton menjadi neutron.

Dalam fisika, proton dilambangkan P(atau P+ ). Sebutan kimia proton (dianggap sebagai ion hidrogen positif) adalah H+, sebutan astrofisikanya adalah HII.

Pembukaan [ | ]

Sifat proton[ | ]

Perbandingan massa proton dan elektron sebesar 1836.152 673 89(17), dengan ketelitian 0.002% sama dengan nilai 6π 5 = 1836.118...

Struktur internal proton pertama kali dipelajari secara eksperimental oleh R. Hofstadter dengan mempelajari tumbukan berkas elektron berenergi tinggi (2 GeV) dengan proton (Penghargaan Nobel Fisika 1961). Proton terdiri dari inti (inti) yang berat dengan jari-jari cm, dengan massa jenis dan muatan yang tinggi, membawa ≈ 35% (\displaystyle \kira-kira 35\%) muatan listrik proton dan cangkang yang relatif tipis di sekitarnya. Di kejauhan dari ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 0,25\cdot 10^(-13)) sebelum ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 1,4\cdot 10^(-13)) cm cangkang ini sebagian besar terdiri dari ρ - dan π -meson virtual yang dibawa ≈ 50% (\displaystyle \kira-kira 50\%) muatan listrik proton, lalu ke jarak ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 2,5\cdot 10^(-13)) cm memperluas cangkang meson virtual ω - dan π, membawa ~15% muatan listrik proton.

Tekanan di pusat proton yang diciptakan oleh quark adalah sekitar 10 35 Pa (10 30 atmosfer), lebih tinggi dari tekanan di dalam bintang neutron.

Momen magnet suatu proton diukur dengan mengukur rasio frekuensi resonansi presesi momen magnet proton dalam medan magnet seragam tertentu dan frekuensi siklotron orbit melingkar proton dalam medan yang sama.

Ada tiga besaran fisis yang berhubungan dengan proton yang mempunyai dimensi panjang:

Pengukuran jari-jari proton menggunakan atom hidrogen biasa, yang dilakukan dengan berbagai metode sejak tahun 1960-an, membuahkan hasil (CODATA -2014) 0,8751 ± 0,0061 femtometer(1 fm = 10 −15 m). Eksperimen pertama dengan atom hidrogen muonik (di mana elektron digantikan oleh muon) memberikan hasil 4% lebih kecil untuk radius ini: 0,84184 ± 0,00067 fm. Alasan perbedaan ini masih belum jelas.

Yang disebut proton Q w ≈ 1 − 4 dosa 2 θ W, yang menentukan partisipasinya dalam interaksi lemah melalui pertukaran Z 0 boson (mirip dengan bagaimana muatan listrik suatu partikel menentukan partisipasinya dalam interaksi elektromagnetik melalui pertukaran foton) adalah 0,0719 ± 0,0045, menurut pengukuran eksperimental pelanggaran paritas selama hamburan elektron terpolarisasi pada proton. Nilai yang diukur konsisten, dalam kesalahan eksperimen, dengan prediksi teoretis Model Standar (0,0708 ± 0,0003).

Stabilitas [ | ]

Proton bebas stabil, studi eksperimental belum menunjukkan tanda-tanda peluruhannya (batas bawah masa pakainya adalah 2,9⋅10 29 tahun terlepas dari saluran peluruhannya, 8,2⋅10 33 tahun untuk peluruhan menjadi positron dan pion netral, 6,6⋅ 10 33 tahun untuk peluruhan menjadi muon positif dan pion netral). Karena proton adalah baryon yang paling ringan, kestabilan proton merupakan konsekuensi dari hukum kekekalan bilangan baryon - proton tidak dapat meluruh menjadi partikel yang lebih ringan (misalnya, menjadi positron dan neutrino) tanpa melanggar hukum ini. Namun, banyak perluasan teoretis dari Model Standar memperkirakan proses (belum teramati) yang akan mengakibatkan nonkonservasi bilangan baryon dan karenanya peluruhan proton.

Proton yang terikat dalam inti atom mampu menangkap elektron dari elektron kulit K-, L- atau M atom (disebut “penangkapan elektron”). Proton inti atom, setelah menyerap elektron, berubah menjadi neutron dan sekaligus memancarkan neutrino: p+e − →+ν e . Sebuah “lubang” pada lapisan K-, L-, atau M yang dibentuk oleh penangkapan elektron diisi dengan elektron dari salah satu lapisan elektron di atasnya atom, memancarkan sinar-X karakteristik yang sesuai dengan nomor atom. Z− 1, dan/atau elektron Auger. Lebih dari 1000 isotop dari 7 diketahui
4 hingga 262
105, meluruh dengan penangkapan elektron. Pada energi peluruhan yang tersedia cukup tinggi (di atas 2saya dan c 2 ≈ 1,022 MeV) saluran peluruhan yang bersaing terbuka - peluruhan positron hal → +e ++ν e . Perlu ditekankan bahwa proses ini hanya mungkin terjadi untuk proton di beberapa inti, di mana energi yang hilang diisi kembali melalui transisi neutron yang dihasilkan ke kulit inti yang lebih rendah; untuk proton bebas mereka dilarang oleh hukum kekekalan energi.

Sumber proton dalam kimia adalah asam mineral (nitrat, sulfat, fosfat, dan lain-lain) dan asam organik (format, asetat, oksalat, dan lain-lain). Dalam larutan berair, asam mampu berdisosiasi dengan eliminasi proton, membentuk kation hidronium.

Dalam fase gas, proton diperoleh melalui ionisasi - penghilangan elektron dari atom hidrogen. Potensi ionisasi atom hidrogen yang tidak tereksitasi adalah 13,595 eV. Ketika molekul hidrogen terionisasi oleh elektron cepat pada tekanan atmosfer dan suhu kamar, ion hidrogen molekul (H 2 +) awalnya terbentuk - sistem fisik yang terdiri dari dua proton yang disatukan pada jarak 1,06 oleh satu elektron. Stabilitas sistem seperti itu, menurut Pauling, disebabkan oleh resonansi elektron antara dua proton dengan “frekuensi resonansi” sebesar 7·10 14 s −1. Ketika suhu naik hingga beberapa ribu derajat, komposisi produk ionisasi hidrogen berubah menjadi proton - H +.

Aplikasi [ | ]

Berkas proton yang dipercepat digunakan dalam eksperimen fisika partikel elementer (studi tentang proses hamburan dan produksi berkas partikel lain), dalam pengobatan (terapi proton untuk kanker).

Lihat juga [ | ]

Catatan [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Konstanta Fisika Dasar --- Daftar Lengkap
2. Nilai CODATA: massa proton
3. Nilai CODATA: massa proton dalam u
4. Ahmed S.; dkk. (2004). “Kendala Peluruhan Nuklir melalui Mode Tak Terlihat dari Observatorium Neutrino Sudbury.” Surat Tinjauan Fisik. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Kode Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. Nilai CODATA: setara energi massa proton dalam MeV
6. Nilai CODATA: rasio massa proton-elektron
7. , Dengan. 67.
8. Hofstadter P.Sejarah pertemuanHofstadter P. Struktur inti dan nukleon // Phys. - 1963. - T.81, No.1. - Hal.185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K.I. Proses virtual dan struktur nukleon // Fisika Dunia Mikro - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Hamburan elastis, interaksi periferal, dan resonansi // Partikel Energi Tinggi. Energi tinggi di ruang angkasa dan laboratorium - M.: Nauka, 1965. - P. 132.

, elektromagnetik dan gravitasi

Proton mengambil bagian dalam reaksi termonuklir, yang merupakan sumber energi utama yang dihasilkan oleh bintang. Khususnya, reaksi hal-siklus, yang merupakan sumber dari hampir seluruh energi yang dipancarkan Matahari, bermuara pada penggabungan empat proton menjadi inti helium-4 dengan transformasi dua proton menjadi neutron.

Dalam fisika, proton dilambangkan P(atau P+ ). Sebutan kimia proton (dianggap sebagai ion hidrogen positif) adalah H+, sebutan astrofisikanya adalah HII.

Pembukaan

Sifat proton

Perbandingan massa proton dan elektron sebesar 1836.152 673 89(17), dengan ketelitian 0.002% sama dengan nilai 6π 5 = 1836.118...

Struktur internal proton pertama kali dipelajari secara eksperimental oleh R. Hofstadter dengan mempelajari tumbukan berkas elektron berenergi tinggi (2 GeV) dengan proton (Penghargaan Nobel Fisika 1961). Proton terdiri dari inti (inti) yang berat dengan jari-jari cm, dengan massa jenis dan muatan yang tinggi, membawa ≈ 35% (\displaystyle \kira-kira 35\,\%) muatan listrik proton dan cangkang yang relatif tipis di sekitarnya. Di kejauhan dari ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 0(,)25\cdot 10^(-13)) sebelum ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm cangkang ini sebagian besar terdiri dari ρ - dan π -meson virtual yang dibawa ≈ 50% (\displaystyle \kira-kira 50\,\%) muatan listrik proton, lalu ke jarak ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm memperluas cangkang meson virtual ω - dan π, membawa ~15% muatan listrik proton.

Tekanan di pusat proton yang diciptakan oleh quark adalah sekitar 10 35 Pa (10 30 atmosfer), lebih tinggi dari tekanan di dalam bintang neutron.

Momen magnet suatu proton diukur dengan mengukur rasio frekuensi resonansi presesi momen magnet proton dalam medan magnet seragam tertentu dan frekuensi siklotron orbit melingkar proton dalam medan yang sama.

Ada tiga besaran fisis yang berhubungan dengan proton yang mempunyai dimensi panjang:

Pengukuran jari-jari proton menggunakan atom hidrogen biasa, yang dilakukan dengan berbagai metode sejak tahun 1960-an, membuahkan hasil (CODATA -2014) 0,8751 ± 0,0061 femtometer(1 fm = 10 −15 m). Eksperimen pertama dengan atom hidrogen muonik (di mana elektron digantikan oleh muon) memberikan hasil 4% lebih kecil untuk radius ini: 0,84184 ± 0,00067 fm. Alasan perbedaan ini masih belum jelas.

Yang disebut muatan lemah proton Q w ≈ 1 − 4 dosa 2 θ W, yang menentukan partisipasinya dalam interaksi lemah melalui pertukaran Z 0 boson (mirip dengan bagaimana muatan listrik suatu partikel menentukan partisipasinya dalam interaksi elektromagnetik melalui pertukaran foton) adalah 0,0719 ± 0,0045, menurut pengukuran eksperimental pelanggaran paritas selama hamburan elektron terpolarisasi pada proton. Nilai yang diukur konsisten, dalam kesalahan eksperimen, dengan prediksi teoretis Model Standar (0,0708 ± 0,0003).

Stabilitas

Proton bebas stabil, studi eksperimental belum menunjukkan tanda-tanda peluruhannya (batas bawah masa pakainya adalah 2,9⋅10 29 tahun terlepas dari saluran peluruhannya, 8,2⋅10 33 tahun untuk peluruhan menjadi positron dan pion netral, 6,6⋅ 10 33 tahun untuk peluruhan menjadi muon positif dan pion netral). Karena proton adalah baryon yang paling ringan, kestabilan proton merupakan konsekuensi dari hukum kekekalan bilangan baryon - proton tidak dapat meluruh menjadi partikel yang lebih ringan (misalnya, menjadi positron dan neutrino) tanpa melanggar hukum ini. Namun, banyak perluasan teoretis dari Model Standar memperkirakan proses (belum teramati) yang akan mengakibatkan nonkonservasi bilangan baryon dan karenanya peluruhan proton.

Proton yang terikat dalam inti atom mampu menangkap elektron dari elektron kulit K-, L- atau M atom (disebut “penangkapan elektron”). Proton inti atom, setelah menyerap elektron, berubah menjadi neutron dan sekaligus memancarkan neutrino: p+e − →+ν e . Sebuah “lubang” pada lapisan K-, L-, atau M yang dibentuk oleh penangkapan elektron diisi dengan elektron dari salah satu lapisan elektron di atasnya atom, memancarkan sinar-X karakteristik yang sesuai dengan nomor atom. Z− 1, dan/atau elektron Auger. Lebih dari 1000 isotop dari 7 diketahui
4 hingga 262
105, meluruh dengan penangkapan elektron. Pada energi peluruhan yang tersedia cukup tinggi (di atas 2saya dan c 2 ≈ 1,022 MeV) saluran peluruhan yang bersaing terbuka - peluruhan positron hal → +e ++ν e . Perlu ditekankan bahwa proses ini hanya mungkin terjadi untuk proton di beberapa inti, di mana energi yang hilang diisi kembali melalui transisi neutron yang dihasilkan ke kulit inti yang lebih rendah; untuk proton bebas mereka dilarang oleh hukum kekekalan energi.

Sumber proton dalam kimia adalah asam mineral (nitrat, sulfat, fosfat, dan lain-lain) dan asam organik (format, asetat, oksalat, dan lain-lain). Dalam larutan berair, asam mampu berdisosiasi dengan eliminasi proton, membentuk kation hidronium.

Dalam fase gas, proton diperoleh melalui ionisasi - penghilangan elektron dari atom hidrogen. Potensi ionisasi atom hidrogen yang tidak tereksitasi adalah 13,595 eV. Ketika molekul hidrogen terionisasi oleh elektron cepat pada tekanan atmosfer dan suhu kamar, ion hidrogen molekul (H 2 +) awalnya terbentuk - sistem fisik yang terdiri dari dua proton yang disatukan pada jarak 1,06 oleh satu elektron. Stabilitas sistem seperti itu, menurut Pauling, disebabkan oleh resonansi elektron antara dua proton dengan “frekuensi resonansi” sebesar 7·10 14 s −1. Ketika suhu naik hingga beberapa ribu derajat, komposisi produk ionisasi hidrogen berubah menjadi proton - H +.

Aplikasi

Lihat juga

Catatan

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Konstanta Fisika Dasar --- Daftar Lengkap
2. Nilai CODATA: massa proton
3. Nilai CODATA: massa proton dalam u
4. Ahmed S.; dkk. (2004). “Kendala Peluruhan Nuklir melalui Mode Tak Terlihat dari Observatorium Neutrino Sudbury.” Surat Tinjauan Fisik. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Kode Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. Nilai CODATA: setara energi massa proton dalam MeV
6. Nilai CODATA: rasio massa proton-elektron
7. , Dengan. 67.
8. Hofstadter P.Sejarah pertemuanHofstadter P. Struktur inti dan nukleon // Phys. - 1963. - T.81, No.1. - Hal.185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K.I. Proses virtual dan struktur nukleon // Fisika Dunia Mikro - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Zhdanov G.B. Hamburan elastis, interaksi periferal, dan resonansi // Partikel Energi Tinggi. Energi tinggi di ruang angkasa dan laboratorium - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
11. Burkert V.D., Elouadrhiri L., Girod F.X. Distribusi tekanan di dalam proton // Alam. - 2018. - Mei (vol. 557, no. 7705). - Hal.396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F. Teori dasar tentang inti atom. - M: IL, 1956. - Hal.48.

Hidrogen merupakan unsur yang memiliki struktur paling sederhana. Ia memiliki muatan positif dan masa pakai yang hampir tidak terbatas. Ini adalah partikel paling stabil di alam semesta. Proton yang dihasilkan oleh Big Bang belum meluruh. Massa proton adalah 1,627*10-27 kg atau 938,272 eV. Lebih sering nilai ini dinyatakan dalam elektronvolt.

Proton ditemukan oleh “bapak” fisika nuklir, Ernest Rutherford. Dia mengajukan hipotesis bahwa inti atom dari semua unsur kimia terdiri dari proton, karena massanya melebihi inti atom hidrogen beberapa kali lipat. Rutherford melakukan eksperimen yang menarik. Pada saat itu, radioaktivitas alami beberapa unsur telah ditemukan. Dengan menggunakan radiasi alfa (partikel alfa adalah inti helium berenergi tinggi), ilmuwan menyinari atom nitrogen. Akibat interaksi ini, sebuah partikel terbang keluar. Rutherford menyatakan bahwa itu adalah proton. Eksperimen lebih lanjut di ruang gelembung Wilson membenarkan asumsinya. Jadi pada tahun 1913, sebuah partikel baru ditemukan, tetapi hipotesis Rutherford tentang komposisi inti atom ternyata tidak dapat dipertahankan.

Penemuan neutron

Ilmuwan besar tersebut menemukan kesalahan dalam perhitungannya dan mengajukan hipotesis tentang keberadaan partikel lain yang merupakan bagian dari inti atom dan memiliki massa yang hampir sama dengan proton. Secara eksperimental, dia tidak dapat mendeteksinya.

Hal ini dilakukan pada tahun 1932 oleh ilmuwan Inggris James Chadwick. Dia melakukan percobaan di mana dia membombardir atom berilium dengan partikel alfa berenergi tinggi. Akibat reaksi nuklir, sebuah partikel terpancar dari inti berilium, yang kemudian disebut neutron. Atas penemuannya, Chadwick menerima Hadiah Nobel tiga tahun kemudian.

Massa neutron sebenarnya sedikit berbeda dengan massa proton (1,622*10-27 kg), tetapi partikel ini tidak bermuatan. Dalam hal ini, ia bersifat netral dan pada saat yang sama mampu menyebabkan fisi inti berat. Karena kurangnya muatan, neutron dapat dengan mudah melewati penghalang potensial Coulomb yang tinggi dan menembus struktur inti.

Proton dan neutron memiliki sifat kuantum (dapat menunjukkan sifat partikel dan gelombang). Radiasi neutron digunakan untuk tujuan medis. Kemampuan penetrasi yang tinggi memungkinkan radiasi ini mengionisasi tumor yang tertanam dalam dan formasi ganas lainnya serta mendeteksinya. Dalam hal ini, energi partikel relatif rendah.

Neutron, tidak seperti proton, adalah partikel yang tidak stabil. Masa pakainya sekitar 900 detik. Ia meluruh menjadi proton, elektron, dan elektron neutrino.