Ποιες είναι οι ιδιότητες των πρωτονίων;

Τα πρωτόνια είναι υποατομικά σωματίδια που, μαζί με τα νετρόνια, περιλαμβάνουν τον πυρήνα ή το κεντρικό τμήμα ενός ατόμου. Το υπόλοιπο άτομο αποτελείται από ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, όπως η Γη σε τροχιά γύρω από τον ήλιο. Τα πρωτόνια μπορούν επίσης να υπάρχουν έξω από ένα άτομο, στην ατμόσφαιρα ή στο διάστημα.

Το 1920, ο φυσικός Earnest Rutherford επιβεβαίωσε πειραματικά την ύπαρξη του πρωτονίου και το ονόμασε.

Τα πρωτόνια έχουν ελαφρώς μικρότερη μάζα από τα νετρόνια στον πυρήνα, αλλά είναι 1.836 φορές πιο μαζικά από τα ηλεκτρόνια. Η πραγματική μάζα του πρωτονίου είναι 1,6726 x 10 ^ -27 κιλά, πράγμα που είναι πράγματι μια πολύ μικρή μάζα. Το σύμβολο "^ -" αντιπροσωπεύει έναν αρνητικό εκθέτη. Αυτός ο αριθμός είναι ένα δεκαδικό σημείο ακολουθούμενο από 26 μηδενικά και μετά ο αριθμός 16726. Όσον αφορά το ηλεκτρικό φορτίο, το πρωτόνιο είναι θετικό.

Δεδομένου ότι δεν είναι βασικό σωματίδιο, το πρωτόνιο είναι στην πραγματικότητα κατασκευασμένο από τρία μικρότερα σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ.

Τα πρωτόνια μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου βοηθούν στη σύνδεση του πυρήνα. Επίσης προσελκύουν τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και τα διατηρούν σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα. Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου καθορίζει ποιο χημικό στοιχείο είναι. Αυτός ο αριθμός είναι γνωστός ως ατομικός αριθμός. συχνά συμβολίζεται με κεφαλαίο "Z."

Σε επιταχυντές μεγάλων σωματιδίων, οι φυσικοί επιταχύνουν τα πρωτόνια σε πολύ υψηλές ταχύτητες και τα αναγκάζουν να συγκρουστούν. Αυτό δημιουργεί καταρράκτες άλλων σωματιδίων, τα μονοπάτια των οποίων στη συνέχεια μελετούν οι φυσικοί. Το εργαστήριο φυσικής σωματιδίων CERN στην Ελβετία συγκρούει πρωτόνια για να μελετήσει την εσωτερική δομή τους, χρησιμοποιώντας έναν επιταχυντή που ονομάζεται Large Hadron Collider (LHC). Αυτά τα σωματίδια περιορίζονται από ισχυρούς μαγνήτες που τους κρατούν να κινούνται σε δακτύλιο 27 χιλιομέτρων πριν συγκρουστούν.

Παρόμοια πειράματα αποσκοπούν στην αναδημιουργία, σε μικρή κλίμακα, των μορφών ύλης που υπάρχουν στιγμές μετά το Big Bang.

Μέσα στον ήλιο και σε όλα τα άλλα αστέρια, τα πρωτόνια συνδυάζονται με άλλα πρωτόνια μέσω πυρηνικής σύντηξης. Αυτή η σύντηξη απαιτεί θερμοκρασία περίπου 1 εκατομμύριο βαθμούς Κελσίου. Αυτή η υψηλή θερμοκρασία προκαλεί τη σύντηξη δύο ελαφρύτερων σωματιδίων σε ένα τρίτο σωματίδιο. Η μάζα του δημιουργούμενου σωματιδίου είναι μικρότερη από εκείνη των δύο αρχικών σωματιδίων σε συνδυασμό.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ανακάλυψε το 1905 ότι η ύλη και η ενέργεια μπορούν να μετατραπούν από τη μία μορφή στην άλλη. Αυτό εξηγεί πώς η χαμένη μάζα που χάνεται στη διαδικασία σύντηξης εμφανίζεται ως ενέργεια που εκπέμπει το αστέρι. Έτσι, η σύντηξη των πρωτονίων δίνει δύναμη στα αστέρια.