מהם המאפיינים של פרוטונים?

פרוטונים הם חלקיקים תת-אטומיים אשר יחד עם נויטרונים מהווים את הגרעין או החלק המרכזי של האטום. שאר האטום מורכב מאלקטרונים שמקיפים את הגרעין, כמו כדור הארץ שמקיף את השמש. פרוטונים יכולים להתקיים גם מחוץ לאטום, באטמוספירה או בחלל.

בשנת 1920, הפיזיקאי ארנסט רתרפורד אישר בניסוי את קיומו של הפרוטון, וכינה אותו.

לפרוטונים יש מסה מעט פחותה מהנייטרונים בגרעין, אך הם מסיביים פי 1,836 מאלקטרונים. המסה האמיתית של הפרוטון היא 1.6726 x 10 ^ -27 קילוגרמים, שזה אכן מסה קטנה מאוד. הסמל "^ -" מייצג מעריך שלילי. המספר הזה הוא נקודה עשרונית ואחריה 26 אפסים, ואז המספר 16726. מבחינת מטען חשמלי, הפרוטון חיובי.

מכיוון שהוא אינו חלקיק בסיסי, הפרוטון עשוי למעשה משלושה חלקיקים קטנים יותר הנקראים קווארקים.

הפרוטונים שבתוך גרעין האטום עוזרים לקשור את הגרעין יחד. הם מושכים גם את האלקטרונים הטעונים שלילית, ושומרים אותם במסלול סביב הגרעין. מספר הפרוטונים בגרעין האטום קובע באיזה יסוד כימי מדובר. המספר הזה ידוע כמספר האטומי; זה מסומן לעיתים קרובות באותיות רישיות "Z".

במאיצי חלקיקים גדולים פיזיקאים מאיצים פרוטונים למהירויות גבוהות מאוד ומכריחים אותם להתנגש. זה יוצר מפל של חלקיקים אחרים, שדרכיהם פיסיקאים לומדים אחר כך. מעבדת פיזיקת החלקיקים CERN בשוויץ מתנגשת בפרוטונים כדי לחקור את המבנה הפנימי שלהם, באמצעות מאיץ המכונה Collider Large Hadron (LHC). חלקיקים אלה מוגבלים על ידי מגנטים חזקים השומרים עליהם לנוע בטבעת של 27 קילומטר לפני שהם מתנגשים.

ניסויים דומים נועדו לשחזר, בקנה מידה קטן, את צורות החומר הקיימות רגע אחרי המפץ הגדול.

בתוך השמש ובכל שאר הכוכבים, פרוטונים משתלבים עם פרוטונים אחרים באמצעות היתוך גרעיני. היתוך זה דורש טמפרטורה של כמיליון מעלות צלזיוס. טמפרטורה גבוהה זו גורמת להתמזגות של שני חלקיקים קלים יותר לחלקיק שלישי. המסה של החלקיק שנוצר קטנה מזו של שני החלקיקים הראשוניים ביחד.

אלברט איינשטיין גילה בשנת 1905 כי ניתן להמיר חומר ואנרגיה מצורה אחת לאחרת. זה מסביר כיצד המסה החסרה שאבדה בתהליך ההיתוך נראית כאנרגיה שהכוכב פולט. לפיכך, מיזוג הפרוטונים מעצים כוכבים.