Протон

У этого термина существуют и другие значения, см. Протон (значения).

Протон
Символ	$p,\quad p^+$
Масса	938,272046(21) МэВ[1] 1,672621777(74)·10−27кг[2] 1,007 276 466 812(90) а. е. м.[3]
Античастица	Антипротон $(\bar{p})\!$
Классы	фермион, адрон, барион, N-барион, нуклон
Квантовые числа
Электрический заряд	+1
Спин	1/2
Изотопический спин	1/2
Барионное число	1
Странность	0
Очарование	0
Другие свойства
Время жизни	>2,9·1029 лет
Схема распада	нет
Кварковый состав	uud

Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2, электрический заряд +1 (в единицах элементарного электрического заряда). В физике элементарных частиц рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1/2 (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Состоит из трёх кварков (один d-кварк и два u-кварка). Стабилен (нижнее ограничение на время жизни — 2,9·10²⁹ лет независимо от канала распада, 1,6·10³³ лет для распада в позитрон и нейтральный пион).

Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет (рекомендованные значения CODATA 2010 года, в скобках указана погрешность величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение):

• 938,272 046(21) МэВ^[4];
• 1,007 276 466 812(90) а. е. м.^[3];
• 1,672 621 777(74)·10⁻²⁷ кг^[2];
• 1836,152 672 1(14) массы электрона^[5].

Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами. В частности, реакции pp-цикла, который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.

Кварковая структура протона

Протон в химии

Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле является ядром атома водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона. В физике протон обозначается буквой p (или p⁺). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H⁺, астрофизическое — HII.

Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер. Порядковый номер химического элемента в периодической таблице (и, соответственно, все его химические свойства) полностью определяются зарядом ядра его атомов, который, в свою очередь, равен количеству протонов в ядре (протонному числу).

Интересные факты

• Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 672 1(14)^[5], с точностью до 0,002 % равно значению 6π⁵ = 1836,118 108 711 686…
• Ультрарелятивистские протоны (как и любые другие адроны, а также атомные ядра) для неподвижного наблюдателя имеют форму двояковогнутой линзы^[6].
• Измерения радиуса протона с помощью атомов обычного водорода, проводимые разными методами с 1960-х годов, привели (CODATA-2006) к результату 0,8768±0,0069 фемтометра (1 фм = 10⁻¹⁵ м)^[7]. Первые эксперименты с атомами мюонного водорода^[8] дали для этого радиуса на 4 % меньший результат 0,8418±0,0007 фм.^[9] Причины такого различия пока неясны.

См. также

• Антипротон
• Нейтрон
• Электрон
• Фемтоскопия

Литература

• Многие известные свойства протона систематически изложены в публикации Particle Data Group. [1] (англ.)

Примечания

1. ↑ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants --- Complete Listing
2. ↑ ^{1 2} CODATA Value: proton mass
3. ↑ ^{1 2} CODATA Value: proton mass in u
4. ↑ CODATA Value: proton mass energy equivalent in MeV
5. ↑ ^{1 2} CODATA Value: proton-electron mass ratio
6. ↑ Иванов И. Какую форму имеет быстро летящий протон? = B. Blok, L. Frankfurt, M. Strikman. On the shape of a rapid hadron in QCD.
7. ↑ www.membrana.ru Мюон указал на ошибку в размере протона.
8. ↑ где электрон заменён на мюон
9. ↑ Dr.Randolf Pohl How small is the proton? = „The size of the proton“ Nature, Doi:10.1038/nature09250, 8 July 2010.

В Викисловаре есть статья «протон»

Частицы в физике

 

Элементарные частицы	Фермионы Кварки u · d · c · s · t · b Лептоны e− · e+ · μ− · μ+ · τ− · τ+ · νe · νe · νμ · νμ · ντ  · ντ Бозоны Калибровочные бозоны γ · g · W-бозон · Z-бозон бозоны Хиггса H0 Другие Ду́хи Гипотетические Суперпартнёры Гейджино Чарджино · Глюино · Гравитино · Нейтралино Другие Аксино · Хиггсино · Сфермион Другие A0 · Дилатон · G · J · Тахион · X · X (4140) Y · W’ · Z’ · Стерильное нейтрино
Составные частицы	Адроны Барионы / Гипероны Нуклоны (p · p · n · n)  · Δ · Λ · Σ · Ξ · Ω Мезоны / Кварконии π · ρ · η · η′  · φ · ω  · J/ψ · ϒ · θ · K · B · D · T Другие Атомные ядра · Атомы · Экзотические атомы (Позитроний · Мюоний · Кварконий) · Молекулы Гипотетические Экзотические адроны Экзотические барионы Дибарион · Пентакварк Экзотические мезоны Глюбол · Тетракварк Другие Мезонная молекула · Померон
Квазичастицы	Солитон Давыдова · Экситон · Биэкситон · Магнон · Фонон · Плазмон · Поляритон · Полярон · Примесон · Ротон · Биротон · Дырка · Электрон · Куперовская пара · Орбитон · Трион · Фазон · Флуктуон · Энион · Холон и спинон
Списки	Список частиц · Список квазичастиц · Список барионов · Список мезонов · История открытия частиц