Kiedyś uważano, że atomy są najmniejszymi budulcami wszechświata, dopóki nie odkryto, że nawet one zostały zbudowane z własnych klocków. Te cegiełki to protony, elektrony i neutrony, a wraz z postępem nauki odkryto, że każdy z nich ma również swoje unikalne właściwości.
Masa
Masa pojedynczego protonu wynosi 1,672621636(83) -10 (-27) kg. Łączna masa protonów w jądrze atomu jest mniej więcej taka sama jak masa wszystkich neutronów. Z całej masy atomu ponad 99 procent masy zawarte jest w jądrze; dlatego prawie połowa masy atomu składa się z protonów. Masa protonu jest około 1860 razy większa niż masa elektronu.
Opłata
Ładunek protonu jest ładunkiem dodatnim. Jądro atomu składa się z dodatnio naładowanych protonów i ujemnie naładowanych neutronów. Dodatni ładunek niesiony przez proton nazywany jest ładunkiem elementarnym +1, dokładnie przeciwieństwem ładunku ujemnego niesionego przez pojedynczy elektron. Nazywa się to ładunkiem elementarnym, ponieważ teoretycznie jest to najmniejszy możliwy ładunek. (Od tego czasu okazało się to błędne, z dwoma wyjątkami – kwarkiem i kwazicząstką). Jedna rzecz, której nigdy nie udowodniono, że jest błędna, to fakt, że opłata jest stała. Niezależnie od okoliczności, takich jak temperatura, ciśnienie, a nawet czas, elementarny ładunek protonu się nie zmieni.
Pomiar opłaty
Ładunek elektryczny w atomie mierzono wieloma różnymi metodami, w tym za pomocą stałych Josephsona i vonKlitsinga. Metody te mierzą efekty wywołane zastosowaniem dawek napięcia, aw przypadku tych ostatnich pól magnetycznych. Metoda Faradaya to sposób pomiaru ładunku protonu za pomocą prądu elektrycznego i pomiaru ilości ładunku, który przechodzi przez przewód. Pierwszy tego typu eksperyment polegał na analizie osadów srebra po starannie kontrolowanej reakcji elektrochemicznej. Chociaż pomiar stałej Faradaya został zastąpiony użyciem kulomba (międzynarodowo przyjęte oznaczenie ładunku elektrycznego), stała Faradaya jest nadal szeroko stosowana w dziedzinie elektrochemia.
Znaczenie
Ponieważ ładunek protonu jest dodatni, liczba protonów vs. elektrony w atomie są ważne przy określaniu ładunku atomu. Jest jeden atom, który ma tylko jeden proton i nie ma neutronów: wodór. Ponieważ neutron nie ma rzeczywistego ładunku elektrycznego, jedyny ładunek wodoru jest dostarczany przez pojedynczy proton. Z powodu tego powiązania termin proton jest czasami używany jako synonim terminu jon wodorowy.
Rozważania
Zmiana ładunku atomu może sprawić, że atom będzie niestabilny. Wodór jest szczególnie podatny na tę zmianę, zwaną jonizacją. Gdy atom zostanie zjonizowany, może być przyspieszany przez pola elektroniczne lub magnetyczne. Jest to proces, który można wykorzystać w elektrowniach jądrowych do produkcji promieniowania cząsteczkowego. Podczas tego procesu dodatnio naładowany proton pozostaje w tyle i może stanowić zagrożenie dla żywej tkanki. Proces zachodzi również naturalnie, ale wysoko w atmosferze, gdzie nie stanowi zagrożenia dla tkanki zwierzęcej, ludzkiej i roślinnej.
