양성자 질량.

정의

양성자수소 원자의 핵인 하드론 클래스에 속하는 안정한 입자라고 합니다.

과학자들은 어떤 과학적 사건이 양성자의 발견으로 간주되어야 하는지에 대해 의견이 일치하지 않습니다. 양성자 발견에 중요한 역할을 한 사람은 다음과 같습니다.

1. E. Rutherford의 행성 원자 모델 생성;
2. F. Soddy, J. Thomson, F. Aston의 동위원소 발견;
3. E. Rutherford는 질소 핵의 알파 입자에 의해 수소 원자가 녹아웃될 때 수소 원자 핵의 행동을 관찰했습니다.

양성자 궤도의 첫 번째 사진은 P. Blackett이 구름 상자에서 원소의 인공 변형 과정을 연구하는 동안 얻은 것입니다. Blackett은 질소 핵에 의해 알파 입자를 포획하는 과정을 연구했습니다. 이 과정에서 양성자가 방출되고 질소핵이 산소의 동위원소로 변환되었다.

양성자는 중성자와 함께 모든 화학 원소의 핵의 일부입니다. 핵의 양성자 수는 주기율표 D.I에 있는 원소의 원자 번호를 결정합니다. 멘델레예프.

양성자는 양전하를 띤 입자입니다. 그 전하는 기본 전하, 즉 전자 전하의 크기와 크기가 같습니다. 양성자의 전하는 종종 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

현재 양성자는 기본 입자가 아닌 것으로 알려져 있습니다. 2개의 u-쿼크와 1개의 d-쿼크로 구성된 복잡한 구조를 가지고 있습니다. u-쿼크()의 전하는 양수이며 다음과 같습니다.

d-쿼크()의 전하는 음수이며 다음과 같습니다.

쿼크는 장 양자인 글루온의 교환을 연결하며 강한 상호작용을 견뎌냅니다. 양성자의 구조에 여러 점 산란 중심이 있다는 사실은 양성자에 의한 전자 산란 실험을 통해 확인됩니다.

양성자의 크기는 유한하며, 과학자들은 이에 대해 여전히 논쟁을 벌이고 있습니다. 현재 양성자는 경계가 흐릿한 구름으로 표현됩니다. 이러한 경계는 끊임없이 출현하고 소멸되는 가상 입자로 구성됩니다. 그러나 대부분의 간단한 문제에서 양성자는 물론 점전하로 간주될 수 있습니다. 양성자의 나머지 질량()은 대략 다음과 같습니다.

양성자의 질량은 전자의 질량보다 1836배 더 큽니다.

양성자는 모든 기본 상호작용에 참여합니다. 강한 상호작용은 양성자와 중성자를 핵으로 결합하고, 전자와 양성자는 전자기 상호작용을 통해 원자로 결합됩니다. 약한 상호 작용으로 중성자(n)의 베타 붕괴를 예로 들 수 있습니다.

여기서 p는 양성자이고; - 전자; - 항중성미자.

양성자 붕괴는 아직 얻어지지 않았습니다. 이것은 물리학의 중요한 현대 문제 중 하나입니다. 왜냐하면 이 발견은 자연력의 통일성을 이해하는 데 중요한 단계가 될 것이기 때문입니다.

문제 해결의 예

실시예 1

운동	나트륨 원자의 핵은 양성자와 충돌합니다. 양성자가 멀리 떨어져 있을 때 원자핵으로부터 양성자의 정전기적 반발력은 얼마입니까? m. 나트륨 원자의 핵 전하는 양성자의 전하보다 11배 더 크다고 생각해 보세요. 나트륨 원자의 전자 껍질의 영향은 무시될 수 있습니다.
해결책	문제를 해결하기 위한 기초로 우리는 문제에 대해 다음과 같이 작성할 수 있는 쿨롱의 법칙을 사용합니다(입자가 점과 같다고 가정). 여기서 F는 하전 입자의 정전기 상호 작용의 힘입니다. Cl은 양성자 전하이고; - 나트륨 원자 핵의 전하; - 진공의 유전 상수; - 전기 상수. 우리가 가지고 있는 데이터를 사용하여 필요한 반발력을 계산할 수 있습니다.
답변	N

실시예 2

한때 모든 물질의 가장 작은 구조 단위는 분자라고 믿어졌습니다. 그러다가 더 강력한 현미경이 발명되면서 인류는 분자의 복합 입자인 원자의 개념을 발견하고 놀랐습니다. 훨씬 적은 것 같나요? 한편, 원자는 더 작은 요소들로 구성되어 있다는 것이 나중에 밝혀졌습니다.

20세기 초 영국의 한 물리학자는 원자의 중심 구조인 핵의 존재를 발견했으며, 이 순간이 물질의 가장 작은 구조 요소의 구조에 관한 일련의 끝없는 발견의 시작을 알렸습니다.

오늘날 핵 모델을 기반으로 하고 수많은 연구 덕분에 원자는 다음과 같은 핵으로 구성되어 있다는 것이 알려져 있습니다. 전자 구름.이러한 "구름"에는 전자 또는 음전하를 띤 기본 입자가 포함되어 있습니다. 반대로 핵에는 전기적으로 양전하를 띠는 입자가 포함되어 있습니다. 양성자.위에서 이미 언급한 영국 물리학자는 이 현상을 관찰하고 이후에 설명할 수 있었습니다. 1919년에 그는 알파 입자가 다른 원소의 핵에서 수소 핵을 떨어뜨리는 실험을 수행했습니다. 그리하여 그는 양성자는 전자 하나가 없는 핵에 불과하다는 것을 알아내고 증명할 수 있었습니다. 현대 물리학에서 양성자는 p 또는 p+(양전하를 나타냄) 기호로 표시됩니다.

그리스어로 번역된 양성자는 클래스에 속하는 기본 입자인 "첫 번째, 주요"를 의미합니다. 중입자,저것들. 상대적으로 무겁습니다. 안정된 구조로 수명이 2.9 x 10(29)년 이상입니다.

엄밀히 말하면 양성자 외에도 이름에 따라 중성으로 전하를 띤 중성자도 포함되어 있습니다. 이 두 요소를 모두 호출합니다. 핵.

매우 명백한 상황으로 인해 양성자의 질량을 오랫동안 측정할 수 없었습니다. 이제 그런 것으로 알려졌습니다.

mp=1.67262∙10-27kg.

이것이 바로 양성자의 나머지 질량이 어떻게 생겼는지입니다.

물리학의 다양한 영역에 특정한 양성자 질량에 대한 이해를 고려해 보겠습니다.

핵물리학의 틀 내에서 입자의 질량은 종종 다른 형태를 취하며, 측정 단위는 amu입니다.

오전 - 원자 질량 단위. 1amu 탄소 원자 질량의 1/12이며 질량 수는 12입니다. 따라서 1 원자 질량 단위는 1.66057 10-27 kg과 같습니다.

따라서 양성자의 질량은 다음과 같습니다.

mp = 1.007276a. 먹다.

다양한 측정 단위를 사용하여 양전하 입자의 질량을 표현하는 또 다른 방법이 있습니다. 이를 위해서는 먼저 질량과 에너지의 동등성 E=mc2를 공리로 받아들여야 합니다. 여기서 c - 및 m은 체질량입니다.

이 경우 양성자 질량은 메가전자볼트 또는 MeV 단위로 측정됩니다. 이 측정 단위는 핵 및 원자 물리학에서만 사용되며 C의 두 지점 사이의 전위차가 1V라는 조건에서 입자를 이동하는 데 필요한 에너지를 측정하는 데 사용됩니다.

따라서 오전 1시를 고려하면 = 931.494829533852 MeV, 양성자 질량은 대략

이 결론은 질량 분광 측정을 기반으로 얻은 것이며 일반적으로 e라고도 불리는 위에 주어진 형태의 질량입니다. 양성자 휴식 에너지.

따라서 실험의 필요에 따라 가장 작은 입자의 질량은 세 가지 측정 단위의 세 가지 다른 값으로 표현될 수 있습니다.

또한, 양성자의 질량은 알려진 바와 같이 양전하를 띤 입자보다 훨씬 "무거운" 전자의 질량을 기준으로 표현될 수 있습니다. 이 경우 대략적인 계산과 중대한 오류가 있는 질량은 전자 질량에 비해 1836.152672가 됩니다.

양성자는 별이 생성하는 주요 에너지원인 열핵반응에 참여합니다. 특히, 반응 PP태양에서 방출되는 거의 모든 에너지의 원천인 주기는 양성자 4개가 결합하여 헬륨-4 핵이 되고 양성자 2개가 중성자로 변환되는 과정으로 귀결됩니다.

물리학에서 양성자는 다음과 같이 표시됩니다. 피(또는 피+). 양성자의 화학적 명칭(양수 수소 이온으로 간주됨)은 H+이고, 천체 물리학적 명칭은 HII입니다.

열리는 [ | ]

양성자 속성[ | ]

양성자와 전자 질량의 비율은 1836.152 673 89(17)과 같고 정확도는 0.002%이며 값은 6π 5 = 1836.118...과 같습니다.

양성자의 내부 구조는 R. Hofstadter가 고에너지 전자빔(2 GeV)과 양성자의 충돌을 연구하여 처음으로 실험적으로 연구했습니다(1961년 노벨 물리학상). 양성자는 반경이 cm이고 질량과 전하 밀도가 높은 무거운 코어(코어)로 구성됩니다. ≒ 35% (\displaystyle \about 35\%)양성자와 그것을 둘러싸고 있는 상대적으로 희귀한 껍질의 전하. 멀리 떨어진 곳에 ≒ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \about 0.25\cdot 10^(-13))~ 전에 ≒ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \about 1.4\cdot 10^(-13)) cm 이 껍질은 주로 가상 ρ - 및 π - 중간자 운반으로 구성됩니다. ≒ 50% (\displaystyle \about 50\%)양성자의 전하, 그런 다음 거리까지 ≒ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \about 2.5\cdot 10^(-13)) cm는 양성자의 전하의 약 15%를 운반하는 가상 Ω- 및 π-중간자 껍질을 확장합니다.

쿼크에 의해 생성된 양성자 중심의 압력은 약 10 35 Pa(10 30 기압)로 중성자별 내부의 압력보다 높습니다.

양성자의 자기 모멘트는 주어진 균일한 자기장에서 양성자의 자기 모멘트의 세차 운동의 공진 주파수와 동일한 자기장 내에서 양성자의 원형 궤도의 사이클로트론 주파수의 비율을 측정하여 측정됩니다.

길이의 차원을 갖는 양성자와 관련된 세 가지 물리량이 있습니다.

1960년대부터 다양한 방법으로 일반 수소 원자를 사용하여 양성자 반경을 측정한 결과(CODATA -2014) 0.8751 ± 0.0061 펨토미터(1fm = 10−15m). 뮤온 수소 원자(전자가 뮤온으로 대체됨)를 사용한 첫 번째 실험에서는 이 반경에 대해 4% 더 작은 결과인 0.84184 ± 0.00067 fm을 제공했습니다. 이러한 차이가 발생하는 이유는 아직 명확하지 않습니다.

소위 양성자 큐 w ≒ 1 − 4 sin 2 θ W교환을 통해 약한 상호작용에 참여하는 것을 결정합니다. 지 0 보손(입자의 전하가 광자를 교환하여 전자기 상호 작용에 참여하는 방식과 유사)은 양성자에서 분극 전자가 산란되는 동안 패리티 위반에 대한 실험적 측정에 따르면 0.0719 ± 0.0045입니다. 측정된 값은 실험 오류 내에서 표준 모델의 이론적 예측(0.0708 ± 0.0003)과 일치합니다.

안정 [ | ]

자유 양성자는 안정적이며 실험적 연구에서는 붕괴의 징후가 전혀 밝혀지지 않았습니다(수명의 하한은 붕괴 채널에 관계없이 2.9⋅10 29년, 양전자 및 중성 파이온으로 붕괴하는 경우 8.2⋅10 33년, 6.6⋅ 양성 뮤온과 중성 파이온으로 붕괴되는 데는 10~33년이 소요됩니다. 양성자는 중입자 중 가장 가볍기 때문에 양성자의 안정성은 중입자 수 보존 법칙의 결과입니다. 양성자는 이 법칙을 위반하지 않고서는 더 가벼운 입자(예: 양전자 및 중성미자)로 붕괴할 수 없습니다. 그러나 표준 모델의 많은 이론적 확장은 중입자 수 비보존 및 그에 따른 양성자 붕괴를 초래하는 과정(아직 관찰되지 않음)을 예측합니다.

원자핵에 결합된 양성자는 원자의 전자 K-, L- 또는 M-껍질에서 전자를 포획할 수 있습니다(소위 "전자 포획"). 전자를 흡수한 원자핵의 양성자는 중성자로 변하고 동시에 중성미자를 방출합니다. p+e − →+ν 이자형 . 전자 포획에 의해 형성된 K-, L-, M-층의 "정공"은 원자의 위에 있는 전자층 중 하나에서 나온 전자로 채워져 원자 번호에 해당하는 특성 X선을 방출합니다. 지- 1 및/또는 오거 전자. 7에서 1000개 이상의 동위원소가 알려져 있습니다.
4~262
105, 전자 포획에 의해 붕괴됨. 충분히 높은 가용 붕괴 에너지(위) 2나 전자 2 ≒ 1.022MeV) 경쟁 붕괴 채널이 열립니다 - 양전자 붕괴 피 → +e ++ν 이자형 . 이러한 과정은 일부 핵의 양성자에 대해서만 가능하며, 여기서 누락된 에너지는 생성된 중성자가 낮은 핵 껍질로 전이함으로써 보충된다는 점이 강조되어야 합니다. 자유 양성자의 경우 에너지 보존 법칙에 의해 금지됩니다.

화학에서 양성자의 원천은 무기산(질산, 황산, 인산 등)과 유기산(포름산, 아세트산, 옥살산 등)입니다. 수용액에서 산은 양성자를 제거하여 해리되어 하이드로늄 양이온을 형성할 수 있습니다.

기체상에서는 이온화(수소 원자에서 전자를 제거함)를 통해 양성자를 얻습니다. 여기되지 않은 수소 원자의 이온화 전위는 13.595eV입니다. 분자 수소가 대기압 및 실온에서 빠른 전자에 의해 이온화되면 처음에 분자 수소 이온(H 2 +)이 형성됩니다. 이는 전자 1개에 의해 1.06 거리에 함께 결합된 두 개의 양성자로 구성된 물리적 시스템입니다. Pauling에 따르면 이러한 시스템의 안정성은 "공명 주파수"가 7·10 14 s −1 인 두 양성자 사이의 전자 공명에 의해 발생합니다. 온도가 수천도까지 상승하면 수소 이온화 생성물의 구성이 양성자-H +에 유리하게 변경됩니다.

애플리케이션 [ | ]

가속된 양성자 빔은 기본 입자의 실험 물리학(산란 과정 및 다른 입자 빔 생성 연구), 의학(암에 대한 양성자 치료)에 사용됩니다.

또한보십시오 [ | ]

노트 [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt 기본 물리 상수 --- 전체 목록
2. CODATA 값: 양성자 질량
3. CODATA 값: u의 양성자 질량
4. 아메드 S.; 외. (2004). “서드베리 중성미자 관측소의 보이지 않는 모드를 통한 핵 붕괴에 대한 제약.” 실제 검토 편지. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Bib코드:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA 값: MeV 단위의 양성자 질량 에너지 등가물
6. CODATA 값: 양성자-전자 질량비
7. , 와 함께. 67.
8. 호프스태터 P.핵과 핵자의 구조 // Phys. - 1963. - T. 81, No. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. 쉬첼킨 K.I.가상 프로세스 및 핵자의 구조 // Microworld의 물리학 - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. 탄성 산란, 주변 상호 작용 및 공명 // 고에너지 입자. 우주 및 실험실의 고에너지 - M.: Nauka, 1965. - P. 132.

, 전자기 및 중력

양성자는 별이 생성하는 주요 에너지원인 열핵반응에 참여합니다. 특히, 반응 PP태양에서 방출되는 거의 모든 에너지의 원천인 주기는 양성자 4개가 결합하여 헬륨-4 핵이 되고 양성자 2개가 중성자로 변환되는 과정으로 귀결됩니다.

물리학에서 양성자는 다음과 같이 표시됩니다. 피(또는 피+). 양성자의 화학적 명칭(양수 수소 이온으로 간주됨)은 H+이고, 천체 물리학적 명칭은 HII입니다.

열리는

양성자 속성

양성자와 전자 질량의 비율은 1836.152 673 89(17)과 같고 정확도는 0.002%이며 값은 6π 5 = 1836.118...과 같습니다.

양성자의 내부 구조는 R. Hofstadter가 고에너지 전자빔(2 GeV)과 양성자의 충돌을 연구하여 처음으로 실험적으로 연구했습니다(1961년 노벨 물리학상). 양성자는 반경이 cm이고 질량과 전하 밀도가 높은 무거운 코어(코어)로 구성됩니다. ≒ 35% (\displaystyle \about 35\,\%)양성자와 그것을 둘러싸고 있는 상대적으로 희귀한 껍질의 전하. 멀리 떨어진 곳에 ≒ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \about 0(,)25\cdot 10^(-13))~ 전에 ≒ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \about 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm 이 껍질은 주로 가상 ρ - 및 π - 중간자 운반으로 구성됩니다. ≒ 50% (\displaystyle \about 50\,\%)양성자의 전하, 그런 다음 거리까지 ≒ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \about 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm는 양성자의 전하의 약 15%를 운반하는 가상 Ω- 및 π-중간자 껍질을 확장합니다.

쿼크에 의해 생성된 양성자 중심의 압력은 약 10 35 Pa(10 30 기압)로 중성자별 내부의 압력보다 높습니다.

양성자의 자기 모멘트는 주어진 균일한 자기장에서 양성자의 자기 모멘트의 세차 운동의 공진 주파수와 동일한 자기장 내에서 양성자의 원형 궤도의 사이클로트론 주파수의 비율을 측정하여 측정됩니다.

길이의 차원을 갖는 양성자와 관련된 세 가지 물리량이 있습니다.

1960년대부터 다양한 방법으로 일반 수소 원자를 사용하여 양성자 반경을 측정한 결과(CODATA -2014) 0.8751 ± 0.0061 펨토미터(1fm = 10−15m). 뮤온 수소 원자(전자가 뮤온으로 대체됨)를 사용한 첫 번째 실험에서는 이 반경에 대해 4% 더 작은 결과인 0.84184 ± 0.00067 fm을 제공했습니다. 이러한 차이가 발생하는 이유는 아직 명확하지 않습니다.

소위 양성자의 약한 전하 큐 w ≒ 1 − 4 sin 2 θ W교환을 통해 약한 상호작용에 참여하는 것을 결정합니다. 지 0 보손(입자의 전하가 광자를 교환하여 전자기 상호 작용에 참여하는 방식과 유사)은 양성자에서 분극 전자가 산란되는 동안 패리티 위반에 대한 실험적 측정에 따르면 0.0719 ± 0.0045입니다. 측정된 값은 실험 오류 내에서 표준 모델의 이론적 예측(0.0708 ± 0.0003)과 일치합니다.

안정

자유 양성자는 안정적이며 실험적 연구에서는 붕괴의 징후가 전혀 밝혀지지 않았습니다(수명의 하한은 붕괴 채널에 관계없이 2.9⋅10 29년, 양전자 및 중성 파이온으로 붕괴하는 경우 8.2⋅10 33년, 6.6⋅ 양성 뮤온과 중성 파이온으로 붕괴되는 데는 10~33년이 소요됩니다. 양성자는 중입자 중 가장 가볍기 때문에 양성자의 안정성은 중입자 수 보존 법칙의 결과입니다. 양성자는 이 법칙을 위반하지 않고서는 더 가벼운 입자(예: 양전자 및 중성미자)로 붕괴할 수 없습니다. 그러나 표준 모델의 많은 이론적 확장은 중입자 수 비보존 및 그에 따른 양성자 붕괴를 초래하는 과정(아직 관찰되지 않음)을 예측합니다.

원자핵에 결합된 양성자는 원자의 전자 K-, L- 또는 M-껍질에서 전자를 포획할 수 있습니다(소위 "전자 포획"). 전자를 흡수한 원자핵의 양성자는 중성자로 변하고 동시에 중성미자를 방출합니다. p+e − →+ν 이자형 . 전자 포획에 의해 형성된 K-, L-, M-층의 "정공"은 원자의 위에 있는 전자층 중 하나에서 나온 전자로 채워져 원자 번호에 해당하는 특성 X선을 방출합니다. 지- 1 및/또는 오거 전자. 7에서 1000개 이상의 동위원소가 알려져 있습니다.
4~262
105, 전자 포획에 의해 붕괴됨. 충분히 높은 가용 붕괴 에너지(위) 2나 전자 2 ≒ 1.022MeV) 경쟁 붕괴 채널이 열립니다 - 양전자 붕괴 피 → +e ++ν 이자형 . 이러한 과정은 일부 핵의 양성자에 대해서만 가능하며, 여기서 누락된 에너지는 생성된 중성자가 낮은 핵 껍질로 전이함으로써 보충된다는 점이 강조되어야 합니다. 자유 양성자의 경우 에너지 보존 법칙에 의해 금지됩니다.

화학에서 양성자의 원천은 무기산(질산, 황산, 인산 등)과 유기산(포름산, 아세트산, 옥살산 등)입니다. 수용액에서 산은 양성자를 제거하여 해리되어 하이드로늄 양이온을 형성할 수 있습니다.

기체상에서는 이온화(수소 원자에서 전자를 제거함)를 통해 양성자를 얻습니다. 여기되지 않은 수소 원자의 이온화 전위는 13.595eV입니다. 분자 수소가 대기압 및 실온에서 빠른 전자에 의해 이온화되면 처음에 분자 수소 이온(H 2 +)이 형성됩니다. 이는 전자 1개에 의해 1.06 거리에 함께 결합된 두 개의 양성자로 구성된 물리적 시스템입니다. Pauling에 따르면 이러한 시스템의 안정성은 "공명 주파수"가 7·10 14 s −1 인 두 양성자 사이의 전자 공명에 의해 발생합니다. 온도가 수천도까지 상승하면 수소 이온화 생성물의 구성이 양성자-H +에 유리하게 변경됩니다.

애플리케이션

또한보십시오

노트

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt 기본 물리 상수 --- 전체 목록
2. CODATA 값: 양성자 질량
3. CODATA 값: u의 양성자 질량
4. 아메드 S.; 외. (2004). “서드베리 중성미자 관측소의 보이지 않는 모드를 통한 핵 붕괴에 대한 제약.” 실제 검토 편지. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Bib코드:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA 값: MeV 단위의 양성자 질량 에너지 등가물
6. CODATA 값: 양성자-전자 질량비
7. , 와 함께. 67.
8. 호프스태터 P.핵과 핵자의 구조 // Phys. - 1963. - T. 81, No. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. 쉬첼킨 K.I.가상 프로세스 및 핵자의 구조 // Microworld의 물리학 - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. 즈다노프 G. B.탄성 산란, 주변 상호 작용 및 공명 // 고에너지 입자. 우주 및 실험실의 고에너지 - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
11. Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X.양성자 내부의 압력 분포 // 자연. - 2018. - 5월(vol. 557, no. 7705). -P.396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. 베테, G., 모리슨 F.핵의 기본 이론. - 남: IL, 1956. - P. 48.

가장 단순한 구조를 갖고 있는 원소인 수소. 그것은 양전하를 띠고 거의 무제한의 수명을 가지고 있습니다. 우주에서 가장 안정적인 입자이다. 빅뱅에서 생성된 양성자는 아직 붕괴되지 않았습니다. 양성자 질량은 1.627*10-27kg 또는 938.272eV입니다. 이 값은 전자볼트(electronvolts)로 표현되는 경우가 많습니다.

양성자는 핵물리학의 아버지인 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)에 의해 발견되었습니다. 그는 모든 화학 원소의 원자핵은 양성자로 구성되어 있다는 가설을 제시했습니다. 그 이유는 그 질량이 수소 원자의 핵보다 정수배 초과하기 때문입니다. 러더퍼드는 흥미로운 실험을 수행했습니다. 그 당시 일부 원소의 자연 방사능은 이미 발견되었습니다. 과학자는 알파 방사선(알파 입자는 고에너지 헬륨 핵임)을 사용하여 질소 원자에 방사선을 조사했습니다. 이 상호 작용의 결과로 입자가 날아갔습니다. 러더퍼드는 그것이 양성자라고 제안했습니다. 윌슨 기포실에서의 추가 실험으로 그의 가정이 확증되었습니다. 그래서 1913년에 새로운 입자가 발견되었지만, 핵의 구성에 관한 러더퍼드의 가설은 뒷받침될 수 없는 것으로 판명되었습니다.

중성자의 발견

위대한 과학자는 계산에서 오류를 발견하고 핵의 일부이며 양성자와 거의 동일한 질량을 가진 다른 입자의 존재에 대한 가설을 제시했습니다. 실험적으로 그는 그것을 감지할 수 없었습니다.

이것은 영국의 과학자 제임스 채드윅(James Chadwick)에 의해 1932년에 이루어졌습니다. 그는 고에너지 알파 입자로 베릴륨 원자를 공격하는 실험을 수행했습니다. 핵반응의 결과로 베릴륨 핵에서 나중에 중성자라고 불리는 입자가 방출되었습니다. 그의 발견으로 채드윅은 3년 후 노벨상을 받았습니다.

중성자의 질량은 실제로 양성자의 질량(1.622 * 10-27kg)과 거의 다르지 않지만 이 입자에는 전하가 없습니다. 이런 의미에서 그것은 중립적이며 동시에 무거운 핵분열을 일으킬 수 있습니다. 전하가 부족하기 때문에 중성자는 높은 쿨롱 전위 장벽을 쉽게 통과하여 핵 구조에 침투할 수 있습니다.

양성자와 중성자는 양자 특성을 가지고 있습니다(입자와 파동의 특성을 나타낼 수 있음). 중성자 방사선은 의료 목적으로 사용됩니다. 높은 침투력으로 인해 이 방사선은 심부 종양 및 기타 악성 조직을 이온화하여 탐지할 수 있습니다. 이 경우 입자 에너지는 상대적으로 낮습니다.

중성자는 양성자와 달리 불안정한 입자이다. 수명은 약 900초입니다. 그것은 양성자, 전자, 전자 중성미자로 붕괴됩니다.