I protoni sono particelle subatomiche che, insieme ai neutroni, costituiscono il nucleo o la porzione centrale di un atomo. Il resto dell'atomo è costituito da elettroni che orbitano attorno al nucleo, proprio come la Terra orbita attorno al sole. I protoni possono esistere anche al di fuori di un atomo, nell'atmosfera o nello spazio.
Nel 1920, il fisico Earnest Rutherford confermò sperimentalmente l'esistenza del protone e gli diede il nome.
Proprietà fisiche
I protoni hanno una massa leggermente inferiore ai neutroni nel nucleo, ma sono 1.836 volte più massicci degli elettroni. La massa effettiva del protone è 1,6726 x 10^-27 chilogrammi, che è davvero una massa molto piccola. Il simbolo "^-" rappresenta un esponente negativo. Questo numero è un punto decimale seguito da 26 zeri, quindi il numero 16726. In termini di carica elettrica, il protone è positivo.
Non essendo una particella di base, il protone è in realtà composto da tre particelle più piccole chiamate quark.
Funzione nell'atomo
I protoni all'interno del nucleo di un atomo aiutano a legare insieme il nucleo. Attirano anche gli elettroni carichi negativamente e li tengono in orbita attorno al nucleo. Il numero di protoni nel nucleo di un atomo determina di quale elemento chimico si tratta. Quel numero è noto come numero atomico; è spesso indicato con la "Z" maiuscola.
Uso sperimentale
Nei grandi acceleratori di particelle, i fisici accelerano i protoni a velocità molto elevate e li costringono a scontrarsi. Questo crea cascate di altre particelle, i cui percorsi vengono poi studiati dai fisici. Il laboratorio di fisica delle particelle del CERN in Svizzera fa scontrare protoni per studiarne la struttura interna, utilizzando un acceleratore chiamato Large Hadron Collider (LHC). Queste particelle sono confinate da potenti magneti che le mantengono in movimento in un anello di 27 chilometri prima che si scontrino.
Esperimenti simili mirano a ricreare, su piccola scala, le forme della materia esistenti pochi istanti dopo il Big Bang.
Energia per le stelle
All'interno del sole e di tutte le altre stelle, i protoni si combinano con altri protoni mediante fusione nucleare. Questa fusione richiede una temperatura di circa 1 milione di gradi Celsius. Questa temperatura elevata fa sì che due particelle più leggere si fondano in una terza particella. La massa della particella creata è inferiore a quella delle due particelle iniziali combinate.
Albert Einstein scoprì nel 1905 che materia ed energia possono essere convertite da una forma all'altra. Questo spiega come la massa mancante persa nel processo di fusione appaia come energia emessa dalla stella. Quindi, la fusione dei protoni alimenta le stelle.