Protonų masė.

APIBRĖŽIMAS

Protonas vadinama stabilia dalele, priklausančia hadronų klasei, kuri yra vandenilio atomo branduolys.

Mokslininkai nesutaria, kuris mokslinis įvykis turėtų būti laikomas protono atradimu. Svarbų vaidmenį atrandant protoną atliko:

1. E. Rutherfordo sukurtas planetinis atomo modelis;
2. izotopų atradimas F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
3. vandenilio atomų branduolių elgsenos stebėjimus, kai juos alfa dalelės išmuša iš azoto branduolių E. Rutherfordas.

Pirmąsias protonų pėdsakų nuotraukas P. Blackettas gavo debesų kameroje, tyrinėdamas dirbtinio elementų virsmo procesus. Blackettas tyrinėjo alfa dalelių gaudymo azoto branduoliais procesą. Šio proceso metu buvo išmestas protonas, o azoto branduolys buvo paverstas deguonies izotopu.

Protonai kartu su neutronais yra visų cheminių elementų branduolių dalis. Protonų skaičius branduolyje lemia elemento atominį skaičių periodinėje lentelėje D.I. Mendelejevas.

Protonas yra teigiamai įkrauta dalelė. Jo krūvis yra lygus elementariajam krūviui, tai yra elektrono krūvio dydžiui. Protono krūvis dažnai žymimas kaip , tada galime parašyti, kad:

Šiuo metu manoma, kad protonas nėra elementarioji dalelė. Jis turi sudėtingą struktūrą ir susideda iš dviejų u-kvarkų ir vieno d-kvarko. U-kvarko () elektros krūvis yra teigiamas ir lygus

D-kvarko () elektros krūvis yra neigiamas ir lygus:

Kvarkai jungia gliuonų, kurie yra lauko kvantai, mainus; jie ištveria stiprią sąveiką. Tai, kad protonai savo struktūroje turi keletą taškinių sklaidos centrų, patvirtina protonų elektronų sklaidos eksperimentai.

Protonas turi ribotą dydį, dėl kurio mokslininkai vis dar ginčijasi. Šiuo metu protonas vaizduojamas kaip debesis, kurio riba yra neryški. Tokia riba susideda iš nuolat atsirandančių ir naikinamų virtualių dalelių. Tačiau daugelyje paprastų problemų protonas, žinoma, gali būti laikomas taškiniu krūviu. Likusi protono masė () yra maždaug lygi:

Protono masė yra 1836 kartus didesnė už elektrono masę.

Protonai dalyvauja visose esminėse sąveikose: stipri sąveika sujungia protonus ir neutronus į branduolius, elektronai ir protonai susijungia į atomus pasitelkdami elektromagnetinę sąveiką. Kaip silpną sąveiką galime paminėti, pavyzdžiui, neutrono (n) beta skilimą:

kur p yra protonas; - elektronas; - antineutrino.

Protonų skilimas dar nebuvo gautas. Tai viena iš svarbiausių šiuolaikinių fizikos problemų, nes šis atradimas būtų reikšmingas žingsnis siekiant suprasti gamtos jėgų vienybę.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Natrio atomo branduoliai yra bombarduojami protonais. Kokia elektrostatinės protono atstūmimo jėga iš atomo branduolio, jei protonas yra per atstumą m. Apsvarstykite, kad natrio atomo branduolio krūvis yra 11 kartų didesnis už protono krūvį. Galima nepaisyti natrio atomo elektroninio apvalkalo įtakos.
Sprendimas	Norėdami išspręsti problemą, naudosime Kulono dėsnį, kuris gali būti parašytas mūsų problemai (darant prielaidą, kad dalelės yra taškinės) taip: čia F – įkrautų dalelių elektrostatinės sąveikos jėga; Cl yra protonų krūvis; - natrio atomo branduolio krūvis; - vakuumo dielektrinė konstanta; - elektros konstanta. Naudodami turimus duomenis galime apskaičiuoti reikiamą atstūmimo jėgą:
Atsakymas	N

2 PAVYZDYS

Kadaise buvo manoma, kad mažiausias bet kurios medžiagos struktūros vienetas yra molekulė. Tada, išradus galingesnius mikroskopus, žmonija nustebo atradusi atomo – sudėtinės molekulių dalelės – sąvoką. Atrodytų, daug mažiau? Tuo tarpu dar vėliau paaiškėjo, kad atomas savo ruožtu susideda iš mažesnių elementų.

XX amžiaus pradžioje britų fizikas atrado branduolių buvimą atome – centrinėse struktūrose; būtent šiuo momentu prasidėjo daugybė nesibaigiančių atradimų, susijusių su mažiausio struktūrinio materijos elemento struktūra.

Šiandien, remiantis branduoliniu modeliu ir daugelio tyrimų dėka, žinoma, kad atomas susideda iš branduolio, kurį supa elektronų debesis. Tokiame „debesyje“ yra elektronų arba elementariųjų dalelių, turinčių neigiamą krūvį. Branduolys, priešingai, apima daleles, turinčias elektriškai teigiamą krūvį, vadinamą protonų. Jau minėtas britų fizikas sugebėjo stebėti ir vėliau aprašyti šį reiškinį. 1919 metais jis atliko eksperimentą, kurio metu alfa dalelės išmušė vandenilio branduolius iš kitų elementų branduolių. Taigi jam pavyko išsiaiškinti ir įrodyti, kad protonai yra ne kas kita, kaip branduolys be vieno elektrono. Šiuolaikinėje fizikoje protonai simbolizuojami simboliu p arba p+ (žyminčiu teigiamą krūvį).

Protonas išvertus iš graikų kalbos reiškia „pirmasis, pagrindinis“ - elementarioji dalelė, priklausanti klasei barionai, tie. santykinai sunkus Tai stabili konstrukcija, jos tarnavimo laikas daugiau nei 2,9 x 10(29) metų.

Griežtai tariant, be protono, jame yra ir neutronų, kurie, remiantis pavadinimu, yra neutraliai įkrauti. Abu šie elementai vadinami nukleonai.

Protono masės dėl gana akivaizdžių aplinkybių nebuvo galima išmatuoti ilgą laiką. Dabar žinoma, kad taip

mp=1,67262∙10-27 kg.

Būtent taip atrodo likusi protono masė.

Pereikime prie protonų masės supratimo, būdingo skirtingoms fizikos sritims.

Dalelės masė branduolinės fizikos sistemoje dažnai įgauna skirtingą formą; jos matavimo vienetas yra amu.

A.e.m. - atominės masės vienetas. Vienas amu lygus 1/12 anglies atomo masės, kurio masės skaičius yra 12. Vadinasi, 1 atominės masės vienetas lygus 1,66057 10-27 kg.

Todėl protono masė atrodo taip:

mp = 1,007276 a. valgyti.

Yra ir kitas būdas išreikšti šios teigiamai įkrautos dalelės masę, naudojant skirtingus matavimo vienetus. Norėdami tai padaryti, pirmiausia kaip aksiomą turite priimti masės ir energijos ekvivalentą E=mc2. Kur c ir m yra kūno masė.

Protonų masė šiuo atveju bus matuojama megaelektronvoltais arba MeV. Šis matavimo vienetas naudojamas išskirtinai branduolinėje ir atominėje fizikoje ir skirtas matuoti energiją, reikalingą dalelei perkelti tarp dviejų taškų C su sąlyga, kad potencialų skirtumas tarp šių taškų yra 1 voltas.

Vadinasi, atsižvelgiant į tai, kad 1 val. = 931,494829533852 MeV, protonų masė yra apytikslė

Ši išvada buvo padaryta remiantis masių spektroskopiniais matavimais, o būtent tokia masė, kokia ji pateikta aukščiau, taip pat paprastai vadinama e. protonų poilsio energija.

Taigi, remiantis eksperimento poreikiais, mažiausios dalelės masė gali būti išreikšta trimis skirtingomis reikšmėmis, trimis skirtingais matavimo vienetais.

Be to, protono masę galima išreikšti palyginti su elektrono mase, kuri, kaip žinoma, yra daug „sunkesnė“ nei teigiamai įkrauta dalelė. Masė, apytikriai apskaičiuojant ir šiuo atveju didelėmis paklaidomis, bus 1836,152672, palyginti su elektrono mase.

Protonai dalyvauja termobranduolinėse reakcijose, kurios yra pagrindinis žvaigždžių generuojamos energijos šaltinis. Visų pirma, reakcijos p-ciklas, kuris yra beveik visos Saulės skleidžiamos energijos šaltinis, susideda iš keturių protonų sujungimo į helio-4 branduolį ir dviejų protonų pavertimą neutronais.

Fizikoje protonas žymimas p(arba p+ ). Protono (laikomo teigiamu vandenilio jonu) cheminis žymėjimas yra H +, astrofizinis - HII.

Atidarymas [ | ]

Protonų savybės[ | ]

Protonų ir elektronų masių santykis, lygus 1836,152 673 89(17), 0,002% tikslumu yra lygus reikšmei 6π 5 = 1836,118...

Protono vidinę struktūrą pirmasis eksperimentiškai ištyrė R. Hofstadteris, tirdamas didelės energijos elektronų (2 GeV) pluošto susidūrimus su protonais (1961 m. Nobelio fizikos premija). Protonas susideda iš sunkios šerdies (šerdies), kurios spindulys cm, turinčios didelį masės ir krūvio tankį, nešančios ≈ 35 % (\displaystyle \apytiksliai 35\%) protono ir jį supančio palyginti reto apvalkalo elektrinis krūvis. Per atstumą nuo ≈ 0, 25 ⋅ 10–13 (\displaystyle \apytiksliai 0,25\cdot 10^(-13)) prieš ≈ 1 , 4 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 1,4\cdot 10^(-13)) cm šis apvalkalas daugiausia susideda iš virtualių ρ - ir π -mezonų ≈ 50 % (\displaystyle \apie 50\%) protono elektrinis krūvis, tada į atstumą ≈ 2, 5 ⋅ 10–13 (\displaystyle \apytiksliai 2,5\cdot 10^(-13)) cm pratęsia virtualių ω - ir π -mezonų apvalkalą, pernešantį ~ 15% protono elektros krūvio.

Slėgis protono centre, kurį sukuria kvarkai, yra apie 10 35 Pa (10 30 atmosferų), tai yra didesnis nei slėgis neutroninių žvaigždžių viduje.

Protono magnetinis momentas matuojamas matuojant protono magnetinio momento precesijos rezonansinio dažnio santykį tam tikrame vienodame magnetiniame lauke ir protono žiedinės orbitos tame pačiame lauke ciklotrono dažnį.

Yra trys fiziniai dydžiai, susiję su protonu, kurių ilgis yra toks:

Protono spindulio matavimai naudojant paprastus vandenilio atomus, atlikti įvairiais metodais nuo septintojo dešimtmečio, davė rezultatą (CODATA -2014). 0,8751 ± 0,0061 femtometras(1 fm = 10–15 m). Pirmieji eksperimentai su miuoniniais vandenilio atomais (kai elektronas pakeistas miuonu) šiam spinduliui davė 4 % mažesnį rezultatą: 0,84184 ± 0,00067 fm. Šio skirtumo priežastys vis dar neaiškios.

Vadinamasis protonas K w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, kuris lemia jos dalyvavimą silpnose sąveikose per mainus Z 0 bozonas (panašus į tai, kaip dalelės elektrinis krūvis lemia jos dalyvavimą elektromagnetinėse sąveikose keičiantis fotonui) yra 0,0719 ± 0,0045, remiantis eksperimentiniais pariteto pažeidimo matavimais poliarizuotų elektronų sklaidos ant protonų metu. Išmatuota vertė eksperimentinės paklaidos ribose atitinka standartinio modelio teorines prognozes (0,0708 ± 0,0003).

Stabilumas [ | ]

Laisvasis protonas yra stabilus, eksperimentiniai tyrimai neatskleidė jokių jo skilimo požymių (apatinė gyvenimo trukmė yra 2,9⋅10 29 metai, nepriklausomai nuo skilimo kanalo, 8,2⋅10 33 metai skilimui į pozitroną ir neutralų pioną, 6,6⋅ 10 33 metai skilimui į teigiamą miuoną ir neutralų pioną). Kadangi protonas yra lengviausias iš barionų, protono stabilumas yra bariono skaičiaus išsaugojimo dėsnio pasekmė – protonas negali suskaidyti į jokias lengvesnes daleles (pavyzdžiui, į pozitroną ir neutriną), nepažeisdamas šio dėsnio. Tačiau daugelis teorinių standartinio modelio plėtinių numato procesus (dar nepastebėti), dėl kurių barionų skaičius neišsaugos, taigi ir protonų skilimas.

Atomo branduolyje surištas protonas gali užfiksuoti elektroną iš atomo elektronų K, L arba M apvalkalo (vadinamasis „elektronų gaudymas“). Atomo branduolio protonas, sugėręs elektroną, virsta neutronu ir kartu išspinduliuoja neutriną: p+e − →+ν e . K-, L- arba M-sluoksnyje esanti „skylė“, susidaranti elektronų gaudymo būdu, užpildoma elektronu iš vieno iš viršutinių atomo elektronų sluoksnių, skleidžiančiu būdingus rentgeno spindulius, atitinkančius atominį skaičių. Z− 1, ir (arba) Augerio elektronai. Yra žinoma daugiau nei 1000 izotopų iš 7
nuo 4 iki 262
105, suyra elektronų gaudymo būdu. Esant pakankamai didelei turimai skilimo energijai (aukščiau 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) atsidaro konkuruojantis skilimo kanalas – pozitronų skilimas p → +e ++ν e . Pabrėžtina, kad šie procesai galimi tik protonui kai kuriuose branduoliuose, kur trūkstamą energiją papildo susidariusio neutrono perėjimas į žemesnį branduolio apvalkalą; laisvajam protonui juos draudžia energijos tvermės įstatymas.

Protonų šaltinis chemijoje yra mineralinės (azoto, sieros, fosforo ir kitos) ir organinės (skruzdžių, acto, oksalo ir kitos) rūgštys. Vandeniniame tirpale rūgštys gali disociuoti, pašalindamos protoną, sudarydamos hidronio katijoną.

Dujinėje fazėje protonai gaunami jonizacijos būdu – elektrono pašalinimu iš vandenilio atomo. Nesužadinto vandenilio atomo jonizacijos potencialas yra 13,595 eV. Kai molekulinis vandenilis jonizuojamas greitais elektronais esant atmosferos slėgiui ir kambario temperatūrai, iš pradžių susidaro molekulinis vandenilio jonas (H 2 +) – fizinė sistema, susidedanti iš dviejų protonų, kuriuos vienas elektronas laiko kartu 1,06 atstumu. Tokios sistemos stabilumą, anot Paulingo, lemia elektrono rezonansas tarp dviejų protonų, kurių „rezonanso dažnis“ lygus 7·10 14 s −1. Kai temperatūra pakyla iki kelių tūkstančių laipsnių, vandenilio jonizacijos produktų sudėtis pasikeičia protonų - H + - naudai.

Taikymas [ | ]

Pagreitintų protonų pluoštai naudojami eksperimentinėje elementariųjų dalelių fizikoje (sklaidos procesų tyrimas ir kitų dalelių pluoštų gamyba), medicinoje (protonų terapija sergant vėžiu).

taip pat žr [ | ]

Pastabos [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Pagrindinės fizinės konstantos --- Visas sąrašas
2. CODATA reikšmė: protonų masė
3. CODATA reikšmė: protonų masė u
4. Ahmedas S.; ir kt. (2004). „Nukleonų skilimo apribojimai per nematomus režimus iš Sudbury Neutrino observatorijos“. Fizinės apžvalgos laiškai. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA reikšmė: protonų masės energijos ekvivalentas MeV
6. CODATA reikšmė: protonų ir elektronų masės santykis
7. , Su. 67.
8. Hofstadteris P. Branduolų ir nukleonų sandara // Fizik. - 1963. - T. 81, Nr. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Ščelkinas K. I. Virtualūs procesai ir nukleono sandara // Mikropasaulio fizika - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Elastinė sklaida, periferinė sąveika ir rezonansai // Didelės energijos dalelės. Didelės energijos erdvėje ir laboratorijose - M.: Nauka, 1965. - P. 132.

, elektromagnetinis ir gravitacinis

Protonai dalyvauja termobranduolinėse reakcijose, kurios yra pagrindinis žvaigždžių generuojamos energijos šaltinis. Visų pirma, reakcijos p-ciklas, kuris yra beveik visos Saulės skleidžiamos energijos šaltinis, susideda iš keturių protonų sujungimo į helio-4 branduolį ir dviejų protonų pavertimą neutronais.

Fizikoje protonas žymimas p(arba p+ ). Protono (laikomo teigiamu vandenilio jonu) cheminis žymėjimas yra H +, astrofizinis - HII.

Atidarymas

Protonų savybės

Protonų ir elektronų masių santykis, lygus 1836,152 673 89(17), 0,002% tikslumu yra lygus reikšmei 6π 5 = 1836,118...

Protono vidinę struktūrą pirmasis eksperimentiškai ištyrė R. Hofstadteris, tirdamas didelės energijos elektronų (2 GeV) pluošto susidūrimus su protonais (1961 m. Nobelio fizikos premija). Protonas susideda iš sunkios šerdies (šerdies), kurios spindulys cm, turinčios didelį masės ir krūvio tankį, nešančios ≈ 35 % (\displaystyle \apytiksliai 35\,\%) protono ir jį supančio palyginti reto apvalkalo elektrinis krūvis. Per atstumą nuo ≈ 0, 25 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 0(,)25\cdot 10^(-13)) prieš ≈ 1 , 4 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm šis apvalkalas daugiausia susideda iš virtualių ρ - ir π -mezonų ≈ 50 % (\displaystyle \apytiksliai 50\,\%) protono elektrinis krūvis, tada į atstumą ≈ 2, 5 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm pratęsia virtualių ω - ir π -mezonų apvalkalą, pernešantį ~ 15% protono elektros krūvio.

Slėgis protono centre, kurį sukuria kvarkai, yra apie 10 35 Pa (10 30 atmosferų), tai yra didesnis nei slėgis neutroninių žvaigždžių viduje.

Protono magnetinis momentas matuojamas matuojant protono magnetinio momento precesijos rezonansinio dažnio santykį tam tikrame vienodame magnetiniame lauke ir protono žiedinės orbitos tame pačiame lauke ciklotrono dažnį.

Yra trys fiziniai dydžiai, susiję su protonu, kurių ilgis yra toks:

Protono spindulio matavimai naudojant paprastus vandenilio atomus, atlikti įvairiais metodais nuo septintojo dešimtmečio, davė rezultatą (CODATA -2014). 0,8751 ± 0,0061 femtometras(1 fm = 10–15 m). Pirmieji eksperimentai su miuoniniais vandenilio atomais (kai elektronas pakeistas miuonu) šiam spinduliui davė 4 % mažesnį rezultatą: 0,84184 ± 0,00067 fm. Šio skirtumo priežastys vis dar neaiškios.

Vadinamasis silpnasis protono krūvis K w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, kuris lemia jos dalyvavimą silpnose sąveikose per mainus Z 0 bozonas (panašus į tai, kaip dalelės elektrinis krūvis lemia jos dalyvavimą elektromagnetinėse sąveikose keičiantis fotonui) yra 0,0719 ± 0,0045, remiantis eksperimentiniais pariteto pažeidimo matavimais poliarizuotų elektronų sklaidos ant protonų metu. Išmatuota vertė eksperimentinės paklaidos ribose atitinka standartinio modelio teorines prognozes (0,0708 ± 0,0003).

Stabilumas

Laisvasis protonas yra stabilus, eksperimentiniai tyrimai neatskleidė jokių jo skilimo požymių (apatinė gyvenimo trukmė yra 2,9⋅10 29 metai, nepriklausomai nuo skilimo kanalo, 8,2⋅10 33 metai skilimui į pozitroną ir neutralų pioną, 6,6⋅ 10 33 metai skilimui į teigiamą miuoną ir neutralų pioną). Kadangi protonas yra lengviausias iš barionų, protono stabilumas yra bariono skaičiaus išsaugojimo dėsnio pasekmė – protonas negali suskaidyti į jokias lengvesnes daleles (pavyzdžiui, į pozitroną ir neutriną), nepažeisdamas šio dėsnio. Tačiau daugelis teorinių standartinio modelio plėtinių numato procesus (dar nepastebėti), dėl kurių barionų skaičius neišsaugos, taigi ir protonų skilimas.

Atomo branduolyje surištas protonas gali užfiksuoti elektroną iš atomo elektronų K, L arba M apvalkalo (vadinamasis „elektronų gaudymas“). Atomo branduolio protonas, sugėręs elektroną, virsta neutronu ir kartu išspinduliuoja neutriną: p+e − →+ν e . K-, L- arba M-sluoksnyje esanti „skylė“, susidaranti elektronų gaudymo būdu, užpildoma elektronu iš vieno iš viršutinių atomo elektronų sluoksnių, skleidžiančiu būdingus rentgeno spindulius, atitinkančius atominį skaičių. Z− 1, ir (arba) Augerio elektronai. Yra žinoma daugiau nei 1000 izotopų iš 7
nuo 4 iki 262
105, suyra elektronų gaudymo būdu. Esant pakankamai didelei turimai skilimo energijai (aukščiau 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) atsidaro konkuruojantis skilimo kanalas – pozitronų skilimas p → +e ++ν e . Pabrėžtina, kad šie procesai galimi tik protonui kai kuriuose branduoliuose, kur trūkstamą energiją papildo susidariusio neutrono perėjimas į žemesnį branduolio apvalkalą; laisvajam protonui juos draudžia energijos tvermės įstatymas.

Protonų šaltinis chemijoje yra mineralinės (azoto, sieros, fosforo ir kitos) ir organinės (skruzdžių, acto, oksalo ir kitos) rūgštys. Vandeniniame tirpale rūgštys gali disociuoti, pašalindamos protoną, sudarydamos hidronio katijoną.

Dujinėje fazėje protonai gaunami jonizacijos būdu – elektrono pašalinimu iš vandenilio atomo. Nesužadinto vandenilio atomo jonizacijos potencialas yra 13,595 eV. Kai molekulinis vandenilis jonizuojamas greitais elektronais esant atmosferos slėgiui ir kambario temperatūrai, iš pradžių susidaro molekulinis vandenilio jonas (H 2 +) – fizinė sistema, susidedanti iš dviejų protonų, kuriuos vienas elektronas laiko kartu 1,06 atstumu. Tokios sistemos stabilumą, anot Paulingo, lemia elektrono rezonansas tarp dviejų protonų, kurių „rezonanso dažnis“ lygus 7·10 14 s −1. Kai temperatūra pakyla iki kelių tūkstančių laipsnių, vandenilio jonizacijos produktų sudėtis pasikeičia protonų - H + - naudai.

Taikymas

taip pat žr

Pastabos

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Pagrindinės fizinės konstantos --- Visas sąrašas
2. CODATA reikšmė: protonų masė
3. CODATA reikšmė: protonų masė u
4. Ahmedas S.; ir kt. (2004). „Nukleonų skilimo apribojimai per nematomus režimus iš Sudbury Neutrino observatorijos“. Fizinės apžvalgos laiškai. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA reikšmė: protonų masės energijos ekvivalentas MeV
6. CODATA reikšmė: protonų ir elektronų masės santykis
7. , Su. 67.
8. Hofstadteris P. Branduolų ir nukleonų sandara // Fizik. - 1963. - T. 81, Nr. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Ščelkinas K. I. Virtualūs procesai ir nukleono sandara // Mikropasaulio fizika - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Ždanovas G. B. Elastinė sklaida, periferinė sąveika ir rezonansai // Didelės energijos dalelės. Didelės energijos erdvėje ir laboratorijose - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
11. Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. Slėgio pasiskirstymas protono viduje // Gamta. - 2018. - Gegužė (t. 557, Nr. 7705). - P. 396-399. – DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F. Elementarioji branduolio teorija. - M: IL, 1956. - P. 48.

Vandenilis, elementas, kurio struktūra paprasčiausia. Jis turi teigiamą krūvį ir beveik neribotą tarnavimo laiką. Tai stabiliausia dalelė Visatoje. Didžiojo sprogimo pagaminti protonai dar nesuirę. Protono masė yra 1,627*10-27 kg arba 938,272 eV. Dažniau ši vertė išreiškiama elektronvoltais.

Protoną atrado branduolinės fizikos „tėvas“ Ernestas Rutherfordas. Jis iškėlė hipotezę, kad visų cheminių elementų atomų branduoliai susideda iš protonų, nes jų masė sveikuoju skaičiumi kartų viršija vandenilio atomo branduolį. Rutherfordas atliko įdomų eksperimentą. Tuo metu kai kurių elementų natūralus radioaktyvumas jau buvo atrastas. Naudodamas alfa spinduliuotę (alfa dalelės yra didelės energijos helio branduoliai), mokslininkas apšvitino azoto atomus. Dėl šios sąveikos dalelė išskrido. Rutherfordas pasiūlė, kad tai protonas. Tolesni eksperimentai Vilsono burbulų kameroje patvirtino jo prielaidą. Taigi 1913 m. buvo atrasta nauja dalelė, tačiau Rutherfordo hipotezė apie branduolio sudėtį pasirodė nepagrįsta.

Neutrono atradimas

Didysis mokslininkas aptiko klaidą savo skaičiavimuose ir iškėlė hipotezę apie kitos dalelės, kuri yra branduolio dalis ir turi beveik tokią pat masę kaip protonas, egzistavimą. Eksperimentiškai jis negalėjo to aptikti.

Tai 1932 metais padarė anglų mokslininkas Jamesas Chadwickas. Jis atliko eksperimentą, kurio metu jis bombardavo berilio atomus didelės energijos alfa dalelėmis. Dėl branduolinės reakcijos iš berilio branduolio išsiskyrė dalelė, vėliau vadinama neutronu. Už savo atradimą Chadwickas po trejų metų gavo Nobelio premiją.

Neutrono masė tikrai mažai skiriasi nuo protono masės (1,622 * 10-27 kg), tačiau ši dalelė neturi krūvio. Šia prasme jis yra neutralus ir tuo pačiu gali sukelti sunkiųjų branduolių dalijimąsi. Dėl krūvio trūkumo neutronas gali lengvai prasiskverbti pro didelio Kulono potencialo barjerą ir prasiskverbti į branduolio struktūrą.

Protonas ir neutronas turi kvantines savybes (jie gali turėti dalelių ir bangų savybes). Neutronų spinduliuotė naudojama medicinos tikslais. Didelis įsiskverbimo gebėjimas leidžia šiai spinduliuotei jonizuoti giliai esančius navikus ir kitus piktybinius darinius bei juos aptikti. Šiuo atveju dalelių energija yra palyginti maža.

Neutronas, skirtingai nei protonas, yra nestabili dalelė. Jo tarnavimo laikas yra apie 900 sekundžių. Jis skyla į protoną, elektroną ir elektroninį neutriną.