Протоны - это субатомные частицы, которые вместе с нейтронами составляют ядро или центральную часть атома. Остальная часть атома состоит из электронов, которые вращаются вокруг ядра так же, как Земля вращается вокруг Солнца. Протоны также могут существовать вне атома, в атмосфере или в космосе.
В 1920 году физик Эрнест Резерфорд экспериментально подтвердил существование протона и назвал его.
Физические свойства
Протоны имеют немного меньшую массу, чем нейтроны в ядре, но они в 1836 раз массивнее электронов. Фактическая масса протона составляет 1,6726 x 10 ^ -27 килограммов, что действительно очень мало. Символ «^ -» представляет отрицательную экспоненту. Это число представляет собой десятичную точку, за которой следуют 26 нулей, затем число 16726. С точки зрения электрического заряда протон положительный.
Не являясь базовой частицей, протон на самом деле состоит из трех меньших частиц, называемых кварками.
Функция в атоме
Протоны внутри ядра атома помогают связать ядро вместе. Они также притягивают отрицательно заряженные электроны и удерживают их на орбите вокруг ядра. Количество протонов в ядре атома определяет, какой это химический элемент. Это число известно как атомный номер; часто обозначается с заглавной буквы «Z».
Экспериментальное использование
В ускорителях больших частиц физики ускоряют протоны до очень высоких скоростей и заставляют их сталкиваться. Это создает каскады других частиц, пути которых затем изучают физики. Лаборатория физики элементарных частиц ЦЕРН в Швейцарии сталкивает протоны, чтобы изучить их внутреннюю структуру, используя ускоритель, называемый Большим адронным коллайдером (LHC). Эти частицы удерживаются мощными магнитами, которые удерживают их в 27-километровом кольце, прежде чем они столкнутся.
Подобные эксперименты нацелены на воссоздание в небольшом масштабе форм материи, существовавших сразу после Большого взрыва.
Энергия для звезд
Внутри Солнца и всех других звезд протоны соединяются с другими протонами посредством ядерного синтеза. Для этого плавления требуется температура около 1 миллиона градусов по Цельсию. Эта высокая температура заставляет две более легкие частицы сливаться в третью частицу. Масса созданной частицы меньше массы двух исходных частиц вместе взятых.
Альберт Эйнштейн в 1905 году открыл, что материя и энергия могут быть преобразованы из одной формы в другую. Это объясняет, как недостающая масса, потерянная в процессе синтеза, проявляется как энергия, которую излучает звезда. Таким образом, слияние протонов приводит в действие звезды.