Proton

Huraian

Proton ialah spin 1/2 fermion dan mengandungi 3 kuark yang membentuk barion. 2 kuark naik dan 1 kuark turun ditempatkan di dalam proton akibat daripada daya yang sangat kuat, disebabkan oleh gluon.
Proton dan neutron adalah nukleon yang diikat oleh daya nuklear di dalam nukleus atom. Nukleus isotop yang paling biasa bagi atom hidrogen adalah proton tunggal (atom ini tidak mempunyai neutron). Nukleus hidrogen yang lebih berat (seperti deuterium dan tritium) mengandungi neutron. Atom-atom lain mengandungi 2 atau lebih proton dan sebilangan neutron. Bilangan proton di dalam nukleus menentukan sifat kimia atom tersebut dan seterusnya elemen kimia yang mana yang diwakilinya; pada asasnya, kedua-dua bilangan neutron dan proton di dalam nukleus menentukan isotop tertentu bagi sesuatu elemen. Proton bercas positif.

Kestabilan

Jika diperhatikan, proton adalah stabil dan secara teorinya, setengah hayat yang paling minimum bagi proton ialah 1×10³⁶ tahun. Para saintis secara umumnya menganggarkan pereputan proton tetap berlaku, walaupun eksperimen-eksperimen yang dijalankan sehingga kini hanya memperoleh keputusan limit serendah 1035 tahun bagi jangkahayat proton. Dalam erti kata lain, pereputan proton tidak pernah disaksikan oleh sesiapa dan purata jangka hayat paling rendah proton berdasarkan eksperimen (2.1×10²⁹ tahun) diberikan oleh Balai Pencerap Sudbury Neutrino. Walau bagaimanapun, proton telah diketahui boleh bertukar kepada neutron melalui proses penawanan elektron. Proses ini tidak berlaku secara spontan tetapi hanya apabila tenaga yang cukup disalurkan. Persamaan bagi proses ini ialah :-
“p” ialah proton,
“e” ialah elektron,
“n” ialah neutron, dan
“νₑ“ ialah elektron neutrino
Neutron juga boleh ditukarkan semula kepada proton melalui proses pereputan beta, satuk bentuk yang biasa dalam pereputan radioaktif. Dalam pada itu, neutron bebas mereput melalui kaedah ini dengan purata jangka hayat hanya kira-kira 15 minit.

Sejarah

Ernest Rutherford sering kali dikaitkan dengan penemuan proton. Pada tahun 1918, Rutherford menyedari bahawa apabila zarah alfa ditembak ke atas gas nitrogen, pengesan sinarannya mempamerkan tanda-tanda kehadiran nukleus hidrogen. Rutherford mengesahkan bahawa hidrogen ini hanya boleh hadir daripada gas nitrogen tersebut, dan maka dengan itu nitrogen mengandungi nukleus hidrogen. Dia kemudiannya mencadangkan bahawa nukleus hidrogen, yang diketahui mempunyai nombor atom 1 adalah zarah asas.
Sebelum Rutherford, Eugen Goldstein telah meneliti sinar terusan, yang mengandungi ion-ion bercas positif. Selepas penemuan elektron oleh J.J.Thomson, Goldstein mencadangkan bahawa memandangkan atom adalah bersifat neutral dari segi cas elektriknya, sudah pasti terdapat zarah bercas positif dalam sesuatu atom dan dia berusaha mengkajinya. Dia menggunakan sinar terusan yang diperhatikan bergerak melawan arah aliran elektron dalam tiub sinar katod. Apabila elektron tersebut dialihkan dari zarah-zarah dalam tiub sinar katod, ia menjadi zarah bercas positif dan bergerak ke arah katod. Kebanyakkan zarah bercas tersebut melintasi katod, lalu ia ditebuk dan menghasilkan sinaran di atas kaca tersebut. Pada saat ini, Goldstein percaya bahawa dia telah menjumpai proton. Apabila dia mengira nisbah cas kepada jisim zarah baru ini, nilainya adalah berlainan apabila gas yang digunakan ditukar (dalam kes elektron, nilai yang dijumpai adalah sama walaupun gas yang digunakan dalam tiub sinar katod adalah berbeza). Sebabnya adalah sangat mudah. Apa yang disangkakan proton oleh Goldstein ialah sebenarnya ion. Dia berputus asa dengan tugas ini dan berjanji yang “ dia akan kembali.“ Namun, dia mengendahkan janjinya.
Proton dinamakan berdasarkan perkataan Greek yang bermaksud “pertama“.