Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2, электрический заряд +1 (в единицах элементарного электрического заряда). В физике элементарных частиц рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1/2 (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Состоит из трёх кварков (один d-кварк и два u-кварка). Стабилен (нижнее ограничение на время жизни — 2,9·10²⁹ лет независимо от канала распада, 1,6·10³³ лет для распада в позитрон и нейтральный пион).

Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет (рекомендованные значения CODATA 2010 года, в скобках указана погрешность величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение):

• 938,272 046(21) МэВ^[4];
• 1,007 276 466 812(90) а. е. м.^[3];
• 1,672 621 777(74)·10⁻²⁷ кг^[2];
• 1836,152 672 1(14) массы электрона^[5].

Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами. В частности, реакции pp-цикла, который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.

Протон в химии

Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле является ядром атома водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона. В физике протон обозначается буквой p (или p⁺). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H⁺, астрофизическое — HII.

Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер. Порядковый номер химического элемента в периодической таблице (и, соответственно, все его химические свойства) полностью определяются зарядом ядра его атомов, который, в свою очередь, равен количеству протонов в ядре (протонному числу).

Интересные факты

• Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 672 1(14)^[5], с точностью до 0,002 % равно значению 6π⁵ = 1836,118 108 711 686…
• Ультрарелятивистские протоны (как и любые другие адроны, а также атомные ядра) для неподвижного наблюдателя имеют форму двояковогнутой линзы^[6].
• Измерения радиуса протона с помощью атомов обычного водорода, проводимые разными методами с 1960-х годов, привели (CODATA-2006) к результату 0,8768±0,0069 фемтометра (1 фм = 10⁻¹⁵ м)^[7]. Первые эксперименты с атомами мюонного водорода^[8] дали для этого радиуса на 4 % меньший результат 0,8418±0,0007 фм.^[9] Причины такого различия пока неясны.

См. также

• Антипротон
• Нейтрон
• Электрон
• Фемтоскопия

Литература

• Многие известные свойства протона систематически изложены в публикации Particle Data Group. [1] (англ.)

Примечания