Mis on prootonite mass ja laeng?

Kunagi arvati, et aatomid on universumi väikseimad ehitusplokid, kuni avastati, et isegi need on ehitatud omaette ehitusplokkidest. Need ehitusplokid on prootonid, elektronid ja neutronid ning teaduse edenedes on avastatud, et kõigil neist on ka oma unikaalsed omadused.

Üksiku prootoni mass on 1,672621636 (83) í - 10 (-27) kg. Prootonite kollektiivne mass aatomi tuumas on ligikaudu sama, mis kõigi neutronite massil. Kogu aatomi massist moodustab tuum üle 99 protsendi massist; seetõttu moodustavad peaaegu pool aatomi massist prootonid. Prootoni mass on ligikaudu 1860 korda suurem kui elektroni mass.

Prootoni laeng on positiivne laeng. Aatomi tuum koosneb positiivselt laetud prootonitest ja negatiivselt laetud neutronitest. Prootoni kantavat positiivset laengut nimetatakse elementaarseks laenguks +1, mis on täpselt vastupidine negatiivsele laengule, mida kannab üks elektron. Seda nimetatakse alglaenguks, kuna see on teoreetiliselt võimalikult väike laeng. (Sellest ajast alates on see kahe valemiga - kvark ja kvaosake - vale. Üks asi, mille valet pole kunagi tõestatud, on see, et laeng on konstantne. Sõltumata asjaoludest, nagu temperatuur, rõhk ja ühtlane aeg, prootoni elementaarlaeng ei muutu.

Aatomi elektrilaengut on mõõdetud paljude erinevate meetoditega, sealhulgas Josephsoni ja vonKlitsingi konstandid. Need meetodid mõõdavad pingeannuste ja viimase korral magnetväljade rakendamise mõju. Faraday meetod on viis prootoni laengu mõõtmiseks elektrivoolu abil ja juhtmest läbitava laengu suuruse mõõtmiseks. Esimene sellelaadne katse hõlmas pärast hoolikalt kontrollitud elektrokeemilist reaktsiooni järele jäänud hõbedakoguste analüüsi. Kuigi Faraday konstandi mõõtmine on asendatud coulombi kasutamisega (rahvusvaheliselt aktsepteeritud elektrilaengu tähis) on Faraday konstant endiselt laialdaselt kasutatav elektrokeemia.

Kuna prootoni laeng on positiivne, on prootonite arv vs. elektronid aatomis on aatomi laengu määramisel olulised. On üks aatom, millel on ainult üks prooton ja neutronid puuduvad: vesinik. Kuna neutronil pole tegelikku elektrilaengut, varustab vesiniku ainsat laengut üks prooton. Selle seose tõttu kasutatakse mõistet prooton mõnikord sünonüümselt terminiga vesinikioon.

Aatomi laengu muutus võib muuta aatomi ebastabiilseks. Vesinik on eriti tundlik selle muutuse suhtes, mida nimetatakse ionisatsiooniks. Kui aatom on ioniseeritud, saab seda kiirendada elektrooniliste või magnetväljade abil. See on protsess, mida saab kasutada tuumajaamades, osakeste kiirguse tootmisel. Selle protsessi käigus jääb maha positiivselt laetud prooton, mis võib muutuda ohuks elavale koele. Protsess toimub ka looduslikult, kuid kõrgel atmosfääris, kus see ei kujuta ohtu loomade, inimeste ja taimede koele.