Τι είναι η μάζα και η χρέωση των πρωτονίων;

Τα άτομα θεωρούνταν κάποτε τα μικρότερα δομικά στοιχεία του σύμπαντος, έως ότου ανακαλύφθηκε ότι ακόμη και ήταν κατασκευασμένα από δικά τους δομικά στοιχεία. Αυτά τα δομικά στοιχεία είναι πρωτόνια, ηλεκτρόνια και νετρόνια, και με την πρόοδο της επιστήμης έχει ανακαλυφθεί ότι καθένα από αυτά έχει και τις δικές του μοναδικές ιδιότητες.

Η μάζα ενός μεμονωμένου πρωτονίου είναι 1,672621636 (83) í - 10 (-27) kg. Η συλλογική μάζα των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου είναι περίπου η ίδια με τη μάζα όλων των νετρονίων. Από όλο το βάρος ενός ατόμου, περισσότερο από το 99 τοις εκατό της μάζας περιέχεται στον πυρήνα. Επομένως, σχεδόν το ήμισυ της μάζας του ατόμου αποτελείται από πρωτόνια. Η μάζα ενός πρωτονίου είναι περίπου 1.860 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα ενός ηλεκτρονίου.

Το φορτίο του πρωτονίου είναι ένα θετικό φορτίο. Ο πυρήνας του ατόμου αποτελείται από τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια και τα αρνητικά φορτισμένα νετρόνια. Το θετικό φορτίο που φέρεται από το πρωτόνιο ονομάζεται στοιχειώδες φορτίο +1, το ακριβώς αντίθετο του αρνητικού φορτίου που μεταφέρεται από ένα μόνο ηλεκτρόνιο. Ονομάζεται στοιχειώδης φόρτιση επειδή θεωρητικά είναι η μικρότερη δυνατή φόρτιση. (Από τότε έχει αποδειχθεί λάθος με δύο εξαιρέσεις - το κουάρκ και το τεταρτημόριο). Ένα πράγμα που δεν έχει αποδειχθεί ποτέ λάθος, ωστόσο, είναι ότι η χρέωση είναι σταθερή. Ανεξάρτητα από περιστάσεις όπως πράγματα όπως η θερμοκρασία, η πίεση και ακόμη και ο χρόνος, το στοιχειώδες φορτίο ενός πρωτονίου δεν θα αλλάξει.

Το ηλεκτρικό φορτίο σε ένα άτομο έχει μετρηθεί με διάφορες μεθόδους, συμπεριλαμβανομένων των σταθερών Josephson και vonKlitsing. Αυτές οι μέθοδοι μετρούν τα αποτελέσματα που παράγονται από τις εφαρμογές δόσεων τάσης και, στην περίπτωση των τελευταίων, μαγνητικών πεδίων. Η μέθοδος Faraday είναι ένας τρόπος μέτρησης του φορτίου του πρωτονίου χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα και μέτρησης του ποσού του φορτίου που περνά μέσω ενός καλωδίου. Το πρώτο πείραμα αυτού του είδους περιελάμβανε ανάλυση των εναποθέσεων αργύρου που αφέθηκαν μετά από μια προσεκτικά ελεγχόμενη ηλεκτροχημική αντίδραση. Αν και η μέτρηση της σταθεράς Faraday έχει αντικατασταθεί από τη χρήση του coulomb (διεθνώς αποδεκτή ονομασία για ηλεκτρικό φορτίο), η σταθερά Faraday εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα της ηλεκτροχημεία.

Δεδομένου ότι η φόρτιση του πρωτονίου είναι θετική, ο αριθμός των πρωτονίων έναντι Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο είναι σημαντικά στον προσδιορισμό του φορτίου του ατόμου. Υπάρχει ένα άτομο που έχει μόνο ένα πρωτόνιο και κανένα νετρόνιο: το υδρογόνο. Καθώς το νετρόνιο δεν έχει πραγματικό ηλεκτρικό φορτίο, το μόνο φορτίο υδρογόνου παρέχεται από το μοναδικό πρωτόνιο. Λόγω αυτής της συσχέτισης, ο όρος πρωτόνιο μερικές φορές χρησιμοποιείται συνώνυμα με τον όρο ιόν υδρογόνου.

Μια αλλαγή στο φορτίο ενός ατόμου μπορεί να κάνει το άτομο ασταθές. Το υδρογόνο είναι ιδιαίτερα ευάλωτο σε αυτήν την αλλαγή, που ονομάζεται ιονισμός. Μόλις ένα άτομο ιονιστεί, μπορεί να επιταχυνθεί με ηλεκτρονικά ή μαγνητικά πεδία. Αυτή είναι μια διαδικασία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, στην παραγωγή ακτινοβολίας σωματιδίων. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ένα θετικά φορτισμένο πρωτόνιο αφήνεται πίσω και μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο για τον ζωντανό ιστό. Η διαδικασία συμβαίνει επίσης φυσικά, αλλά υψηλή στην ατμόσφαιρα όπου δεν παρουσιάζει κίνδυνο για ζωικούς, ανθρώπινους και φυτικούς ιστούς.