ما هي خواص البروتونات؟

البروتونات هي جسيمات دون ذرية تشكل ، إلى جانب النيوترونات ، النواة أو الجزء المركزي من الذرة. تتكون بقية الذرة من إلكترونات تدور حول النواة ، تمامًا كما تدور الأرض حول الشمس. يمكن أن توجد البروتونات أيضًا خارج الذرة أو في الغلاف الجوي أو في الفضاء.

في عام 1920 ، أكد الفيزيائي إيرنست رذرفورد بشكل تجريبي وجود البروتون ، وأطلق عليه اسم.

تمتلك البروتونات كتلة أقل بقليل من النيوترونات في النواة ، لكنها أكبر بمقدار 1836 مرة من كتلة الإلكترونات. الكتلة الفعلية للبروتون هي 1.6726 × 10 ^ -27 كجم ، وهي كتلة صغيرة جدًا بالفعل. يمثل الرمز "^ -" أسًا سالبًا. هذا الرقم هو علامة عشرية متبوعة بـ 26 صفراً ، ثم الرقم 16726. من حيث الشحنة الكهربائية ، يكون البروتون موجبًا.

ليس البروتون جسيمًا أساسيًا ، فهو في الواقع مكون من ثلاث جسيمات أصغر تسمى الكواركات.

تساعد البروتونات الموجودة داخل نواة الذرة على ربط النواة ببعضها البعض. كما أنها تجذب الإلكترونات سالبة الشحنة ، وتبقيها في مدار حول النواة. يحدد عدد البروتونات في نواة الذرة العنصر الكيميائي. يُعرف هذا الرقم بالرقم الذري ؛ كثيرا ما يشار إليه بحرف كبير "Z".

في مسرعات الجسيمات الكبيرة ، يقوم الفيزيائيون بتسريع البروتونات إلى سرعات عالية جدًا وإجبارها على الاصطدام. ينتج عن هذا شلالات من الجسيمات الأخرى ، ثم يدرس علماء الفيزياء مساراتها. يصطدم مختبر فيزياء الجسيمات CERN في سويسرا بالبروتونات لدراسة بنيتها الداخلية ، باستخدام معجل يسمى مصادم الهادرونات الكبير (LHC). هذه الجسيمات محصورة بمغناطيسات قوية تجعلها تتحرك في حلقة طولها 27 كيلومترًا قبل أن تصطدم.

تهدف التجارب المماثلة إلى إعادة إنشاء أشكال المادة الموجودة في لحظات الوجود بعد الانفجار العظيم ، على نطاق صغير.

داخل الشمس وجميع النجوم الأخرى ، تتحد البروتونات مع البروتونات الأخرى عن طريق الاندماج النووي. يتطلب هذا الاندماج درجة حرارة تقارب مليون درجة مئوية. تؤدي درجة الحرارة المرتفعة هذه إلى اندماج جسيمين أخف في جسيم ثالث. كتلة الجسيم المخلوق أقل من كتلة الجسيمين الأوليين مجتمعين.

اكتشف ألبرت أينشتاين في عام 1905 أنه يمكن تحويل المادة والطاقة من شكل إلى آخر. يوضح هذا كيف أن الكتلة المفقودة في عملية الاندماج تظهر كطاقة ينبعث منها النجم. وهكذا ، فإن اندماج البروتونات يقوي النجوم.