Protonen zijn subatomaire deeltjes die samen met neutronen de kern of het centrale deel van een atoom vormen. De rest van het atoom bestaat uit elektronen die om de kern draaien, net zoals de aarde om de zon draait. Protonen kunnen ook buiten een atoom, in de atmosfeer of in de ruimte voorkomen.
In 1920 bevestigde de natuurkundige Earnest Rutherford experimenteel het bestaan van het proton en noemde het.
Fysieke eigenschappen
Protonen hebben iets minder massa dan de neutronen in de kern, maar ze zijn 1836 keer zwaarder dan elektronen. De werkelijke massa van het proton is 1,6726 x 10^-27 kilogram, wat inderdaad een zeer kleine massa is. Het symbool "^-" staat voor een negatieve exponent. Dit getal is een decimaalteken gevolgd door 26 nullen en vervolgens het getal 16726. In termen van elektrische lading is het proton positief.
Omdat het geen basisdeeltje is, bestaat het proton eigenlijk uit drie kleinere deeltjes die quarks worden genoemd.
Functie in het atoom
De protonen in de kern van een atoom helpen de kern samen te binden. Ze trekken ook de negatief geladen elektronen aan en houden ze in een baan rond de kern. Het aantal protonen in de atoomkern bepaalt welk chemisch element het is. Dat nummer staat bekend als het atoomnummer; het wordt vaak aangeduid met een hoofdletter "Z."
Experimenteel gebruik
In grote deeltjesversnellers versnellen natuurkundigen protonen tot zeer hoge snelheden en dwingen ze te botsen. Dit creëert cascades van andere deeltjes, waarvan de paden natuurkundigen vervolgens bestuderen. Het deeltjesfysica-laboratorium van CERN in Zwitserland botst met protonen om hun innerlijke structuur te bestuderen, met behulp van een versneller genaamd de Large Hadron Collider (LHC). Deze deeltjes worden opgesloten door krachtige magneten die ze in een ring van 27 kilometer in beweging houden voordat ze botsen.
Vergelijkbare experimenten zijn bedoeld om op kleine schaal de vormen van materie na te bootsen die vlak na de oerknal bestaan.
Energie voor sterren
Binnen de zon en alle andere sterren combineren protonen zich met andere protonen door middel van kernfusie. Deze fusie vereist een temperatuur van ongeveer 1 miljoen graden Celsius. Deze hoge temperatuur zorgt ervoor dat twee lichtere deeltjes samensmelten tot een derde deeltje. De massa van het gecreëerde deeltje is kleiner dan die van de twee initiële deeltjes samen.
Albert Einstein ontdekte in 1905 dat materie en energie van de ene vorm in de andere kunnen worden omgezet. Dit verklaart hoe de ontbrekende massa die verloren gaat in het fusieproces verschijnt als energie die de ster uitstraalt. Dus de fusie van protonen drijft sterren aan.