Протон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2. Стабилен[⇨].

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

В физике протон обозначается буквой p (или p+). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H+, астрофизическое — HII.

Свойства протона[править | править вики-текст]

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):

Внутренняя чётность: равна 1.[6]

Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 672 1(14)[5], с точностью до 0,002 % равно значению 6π5 = 1836,118…

Магнитный момент протона измеряется путём измерения отношения резонансной частоты прецессии магнитного момента протона в заданном однородном магнитном поле и циклотронной частоты обращения протона по круговой орбите в том же самом поле[7]

Протон в атомном ядре способен захватывать электрон с ближайшей K- или L-электронной оболочки атома (т. н. «электронный захват»). Протон атомного ядра, поглотив электрон, превращается в нейтрон и одновременно испускает нейтрино. «Дырка» в K- или L-слое, образовавшаяся при электронном захвате, заполняется электроном одного из вышележащих электронных слоев атома с излучением характеристических рентгеновских лучей, соответствующих атомному номеру Z-1. Известно свыше 200 изотопов от 4Be7 до 101Md256, распадающихся путём электронного захвата.

Ультрарелятивистские протоны (как и любые другие адроны, а также атомные ядра) для неподвижного наблюдателя имеют форму двояковогнутой линзы[8].

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)[9]. Первые эксперименты с атомами мюонного водорода (где электрон заменён на мюон) дали для этого радиуса на 4 % меньший результат 0,84184±0.00067 фм.[10][11] Причины такого различия пока неясны.

Протон в химии[править | править вики-текст]

Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле является ядром атома водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона.

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).

Положительно заряженный ион (катион) водорода — H+ в химии является мощным акцептором электронов и, соответственно, участвует в реакциях донорно-акцепторного взаимодействия. Протонирование, присоединение протона к веществу имеет важное значение во многих химических реакциях, например, при нейтрализации, электрофильном присоединении и электрофильном замещении, образовании ониевых соединений.[12]

Источником протонов в химии являются минеральные (азотная, серная, фосфорная и другие) и органические (муравьиная, уксусная, щавелевая и другие) кислоты. В водном растворе кислоты способны к диссоциации с отщеплением протона, образующего катион гидроксония.

См. также[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «протон»

Примечания[править | править вики-текст]

  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. Широков, 1972, с. 67
  7. Бете, Г., Моррисон Ф. Элементарная теория ядра. — М: ИЛ, 1956. — С. 48.
  8. Иванов И. Какую форму имеет быстро летящий протон? = B. Blok, L. Frankfurt, M. Strikman. On the shape of a rapid hadron in QCD.
  9. www.membrana.ru Мюон указал на ошибку в размере протона.
  10. Randolf Pohl, Aldo Antognini, François Nez, Fernando D. Amaro, François Biraben, João M. R. Cardoso, Daniel S. Covita, Andreas Dax, Satish Dhawan, Luis M. P. Fernandes, Adolf Giesen, Thomas Graf, Theodor W. Hänsch, Paul Indelicato, Lucile Julien, Cheng-Yang Kao, Paul Knowles, Eric-Olivier Le Bigot, Yi-Wei Liu, José A. M. Lopes, Livia Ludhova, Cristina M. B. Monteiro, Françoise Mulhauser, Tobias Nebel, Paul Rabinowitz, et al. (8 July 2010). «The size of the proton». Nature 466 (7303): 213–216. DOI:10.1038/nature09250. PMID 20613837. Bibcode2010Natur.466..213P. Проверено 2010-07-09.
  11. Proton Structure from the Measurement of 2S-2P Transition Frequencies of Muonic Hydrogen
  12. Химический энциклопедический словарь / гл. редактор И.Л.Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1983. — С. 484. — 792 с.

Ссылки[править | править вики-текст]

  • ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАХВАТ // Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

Литература[править | править вики-текст]

  • Многие известные свойства протона систематически изложены в публикации Particle Data Group. [1]  (англ.)
  • Широков Ю. М., Юдин Н. П. Ядерная физика. — М.: Наука, 1972. — 670 с.
  • Резерфорд Э., Избр. научные труды кн 2 — Строение атома и искусственное превращение элементов, пер. с англ., М., 1972
  • Жакоб М., Ландшофф П., Внутренняя структура протона, «УФН», 1981, т. 133, в. 3, с 505
  • «Phvs. Lett. В», 1990, v. 239, Review of particle properties