Protonit ovat subatomisia hiukkasia, jotka yhdessä neutronien kanssa käsittävät atomin ytimen tai keskiosan. Loput atomista koostuu elektroneista, jotka kiertävät ydintä, samoin kuin Maa kiertää aurinkoa. Protonit voivat esiintyä myös atomin ulkopuolella, ilmakehässä tai avaruudessa.
Vuonna 1920 fyysikko Earnest Rutherford vahvisti kokeellisesti protonin olemassaolon ja nimitti sen.
Fyysiset ominaisuudet
Protonien massa on hieman pienempi kuin ytimen neutronien, mutta ne ovat 1836 kertaa massiivisempia kuin elektronit. Protonin todellinen massa on 1,6726 x 10 ^ -27 kiloa, mikä on todellakin hyvin pieni massa. Symboli "^ -" edustaa negatiivista eksponenttia. Tämä luku on desimaalipiste, jota seuraa 26 nollaa, sitten luku 16726. Sähkövarauksen suhteen protoni on positiivinen.
Koska protoni ei ole perushiukkanen, se on itse asiassa valmistettu kolmesta pienemmästä hiukkasesta, joita kutsutaan kvarkeiksi.
Toiminto Atomissa
Atomin ytimen sisällä olevat protonit auttavat sitomaan ytimen toisiinsa. Ne houkuttelevat myös negatiivisesti varautuneita elektroneja ja pitävät niitä kiertoradalla ytimen ympäri. Protonien lukumäärä atomin ytimessä määrittää, mikä kemiallinen elementti se on. Tätä lukua kutsutaan atomiluvuksi; sitä merkitään usein isolla kirjaimella "Z".
Kokeellinen käyttö
Suurissa hiukkaskiihdyttimissä fyysikot kiihdyttävät protoneja erittäin suuriin nopeuksiin ja pakottavat ne törmäämään. Tämä luo kaskadeja muista hiukkasista, joiden polkuja fyysikot sitten tutkivat. Sveitsin CERN-hiukkasten fysiikan laboratorio törmää protoneihin tutkiakseen niiden sisäistä rakennetta kiihdyttimellä nimeltä Large Hadron Collider (LHC). Nämä hiukkaset rajoittuvat voimakkailla magneeteilla, jotka pitävät ne liikkumassa 27 kilometrin renkaassa ennen törmäystä.
Samanlaisten kokeiden tarkoituksena on luoda pienessä mittakaavassa aineen muodot olemassaolon hetkinä alkuräjähdyksen jälkeen.
Energiaa tähtiä varten
Auringon ja kaikkien muiden tähtien sisällä protonit yhdistyvät muiden protonien kanssa ydinfuusion avulla. Tämä fuusio vaatii noin miljoonan celsiusasteen lämpötilan. Tämä korkea lämpötila saa kaksi kevyempää partikkelia sulautumaan kolmanteen hiukkaseen. Luodun hiukkasen massa on pienempi kuin kahden alkuperäisen hiukkasen yhteenlaskettu massa.
Albert Einstein huomasi vuonna 1905, että aine ja energia voidaan muuntaa muodosta toiseen. Tämä selittää, kuinka fuusioprosessissa menetetty puuttuva massa näkyy tähteen lähettämänä energiana. Siten protonien fuusio ohjaa tähtiä.
