Kas ir protonu masa un maksa?

Kādreiz tika uzskatīts, ka atomi ir mazākie Visuma celtniecības elementi, līdz tika atklāts, ka pat tie ir būvēti no saviem celtniecības blokiem. Šie celtniecības elementi ir protoni, elektroni un neitroni, un, attīstoties zinātnei, tika atklāts, ka katram no tiem ir arī savas unikālās īpašības.

Atsevišķa protona masa ir 1,672621636 (83) í - 10 (-27) kg. Protonu kolektīvā masa atoma kodolā ir aptuveni vienāda ar visu neitronu masu. No visa atoma svara vairāk nekā 99 procenti no masas ir kodolā; tāpēc gandrīz pusi no atoma masas veido protoni. Protona masa ir aptuveni 1860 reizes lielāka nekā elektrona masa.

Protona lādiņš ir pozitīvs lādiņš. Atoma kodolu veido pozitīvi lādēti protoni un negatīvi lādēti neitroni. Pozitīvo lādiņu, ko nes protons, sauc par elementāru lādiņu +1, kas ir tieši pretējs negatīvam lādiņam, ko nes viens elektrons. To sauc par elementāru lādiņu, jo teorētiski tas ir mazākais iespējamais lādiņš. (Kopš tā laika ir pierādīts, ka tas ir nepareizi ar diviem izņēmumiem - kvarku un kvazdaļiņu). Viena lieta, kas nekad nav izrādījusies nepareiza, ir tā, ka lādiņš ir nemainīgs. Neatkarīgi no apstākļiem, ieskaitot temperatūru, spiedienu un pat laiku, protona elementārā lādiņa nemainīsies.

Elektrisko lādiņu atomā mēra ar vairākām dažādām metodēm, ieskaitot Džozefsona un fonKliksa konstantes. Šīs metodes mēra ietekmi, ko rada sprieguma devu un, ja pēdējās, magnētiskā lauka izmantošana. Faradejas metode ir veids, kā izmērīt protona lādiņu, izmantojot elektrisko strāvu, un izmērīt lādiņa daudzumu, kas tiek nodots caur vadu. Pirmajā šāda veida eksperimentā tika analizēta sudraba nogulsnes, kas palikušas pēc rūpīgi kontrolētas elektroķīmiskās reakcijas. Kaut arī Faradejas konstantes mērīšana ir aizstāta ar kulona izmantošanu (starptautiski pieņemts elektriskā lādiņa apzīmējums), Faraday konstante joprojām ir plaši izmantota elektroķīmija.

Tā kā protona lādiņš ir pozitīvs, protonu skaits vs. elektroni atomā ir svarīgi, lai noteiktu atoma lādiņu. Ir viens atoms, kurā ir tikai viens protons un nav neitronu: ūdeņradis. Tā kā neitronam nav faktiska elektriskā lādiņa, vienīgo ūdeņraža lādiņu nodrošina viens protons. Šīs asociācijas dēļ terminu protons dažreiz lieto sinonīmi ar terminu ūdeņraža jons.

Atoma lādiņa maiņa var padarīt atomu nestabilu. Ūdeņradis ir īpaši neaizsargāts pret šīm izmaiņām, ko sauc par jonizāciju. Kad atoms ir jonizēts, to var paātrināt ar elektronisko vai magnētisko lauku. Tas ir process, ko var izmantot atomelektrostacijās, daļiņu starojuma ražošanā. Šī procesa laikā pozitīvi uzlādēts protons tiek atstāts aiz muguras, un tas var kļūt par bīstamu dzīviem audiem. Process notiek arī dabiski, bet augstā atmosfērā, kur tas neapdraud dzīvnieku, cilvēku un augu audus.