Hva er protoner?

Atomer ble en gang antatt å være de minste byggesteinene i universet, til det ble oppdaget at selv de var konstruert av egne byggesteiner. Disse byggesteinene er protoner, elektroner og nøytroner, og med vitenskapens fremgang har det blitt oppdaget at hver av disse også har sine egne unike egenskaper.

Massen til et individ proton er 1.672621636 (83) í - 10 (-27) kg. Den kollektive massen av protonene i kjernen til et atom er omtrent den samme som massen til alle nøytronene. Av all vekten til et atom er mer enn 99 prosent av massen inneholdt i kjernen; derfor består nesten halvparten av atomets masse av protoner. Massen til en proton er omtrent 1860 ganger mer enn massen til et elektron.

Protonens ladning er en positiv ladning. Atomkjernen består av positivt ladede protoner og negativt ladede nøytroner. Den positive ladningen som bæres av protonen kalles en +1 elementærladning, det stikk motsatte av den negative ladningen som bæres av et enkelt elektron. Det kalles en elementær ladning fordi det teoretisk er den minste ladningen som er mulig. (Dette har siden blitt bevist feil med to unntak - kvarken og kvasipartikkelen). En ting som aldri har blitt bevist feil, er imidlertid at ladningen er konstant. Uansett omstendigheter, inkludert ting som temperatur, trykk og til og med tid, vil ikke elementets ladning av et proton endre seg.

Elektrisk ladning i et atom er målt ved en rekke forskjellige metoder, inkludert Josephson og vonKlitsing-konstanter. Disse metodene måler effekter produsert av applikasjoner av spenningsdoser og, i tilfelle av sistnevnte, magnetfelt. Faraday-metoden er en måte å måle ladningen til protonen ved hjelp av elektrisk strøm og måle mengden av ladningen som føres gjennom en ledning. Det første eksperimentet av denne typen involverte analyse av sølvavleiringer etter en nøye kontrollert elektrokjemisk reaksjon. Selv om måling av Faraday-konstanten er erstattet av bruk av coulomb (den internasjonalt akseptert betegnelse for en elektrisk ladning), er Faraday-konstanten fortsatt i stor bruk innen elektrokjemi.

Siden ladningen av protonen er positiv, er antall protoner vs. elektroner i et atom er viktig for å bestemme ladningen til atomet. Det er ett atom som bare har en enkelt proton og ingen nøytroner: hydrogen. Ettersom et nøytron ikke har noen faktisk elektrisk ladning, tilføres den eneste ladningen av hydrogen av den ene protonen. På grunn av denne assosiasjonen blir begrepet proton noen ganger brukt synonymt med begrepet hydrogenion.

En endring i ladningen til et atom kan gjøre atomet ustabilt. Hydrogen er spesielt utsatt for denne endringen, kalt ionisering. Når et atom er ionisert, kan det akselereres av elektroniske eller magnetiske felt. Dette er en prosess som kan brukes i kjernekraftverk, i produksjonen av partikkelstråling. Under denne prosessen blir en positivt ladet proton etterlatt, og kan bli en fare for levende vev. Prosessen skjer også naturlig, men høyt i atmosfæren der den ikke utgjør fare for dyre-, menneske- og plantevev.