โปรตอน

โปรตอน ( หรือ ภาษากรีก: πρώτον / proton = ตัวแรก) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม สัญลักษณ์ p หรือ p+ มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกมีค่าประจุมูลฐาน () เท่ากับ +1e และมีมวลน้อยกว่ามวลของนิวตรอนเล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณ 1 หน่วยมวลอะตอม (u) เมื่อโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส พวกมันจะทำตัวเป็น "นิวคลีออน"  ในนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ จะพบโปรตอนอย่างน้อยหนึ่งตัว จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติและเป็นตัวบอก เลขอะตอม ของธาตุนั้น คำว่าโปรตอนเป็นภาษากรีกแปลว่า "ตัวแรก" ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับนิวเคลียสของไฮโดรเจนโดยนาย Ernest Rutherford ในปี 1920 ในหลายปีก่อนหน้านั้น นายรัทเธอร์ฟอร์ดได้ค้นพบว่านิวเคลียสของไฮโดรเจน (ที่รู้กันว่าเป็นนิวเคลียสที่เบาที่สุด) สามารถสกัดดได้จากหลายนิวเคลียสของไนโตรเจนโดยการชนกัน เพราะฉะนั้น โปรตอนจึงเป็นตัวเลือกที่จะเป็นอนุภาคมูลฐานตัวหนึ่งและเป็นกล่องโครงสร้างของไนโตรเจนและนิวเคลียสของอะตอมหนักกว่าอื่น ๆ ทั้งหมด  
 
ใน แบบจำลองมาตรฐาน สมัยใหม่ของฟิสิกส์ของอนุภาค โปรตอนเป็น แฮดรอน หนึ่ง, และก็เหมือนกับ นิวตรอน, นิวคลีออน อื่น (อนุภาคที่ปรากฏอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม) จะประกอบด้วย สาม ควาร์ก ถึงแม้ว่าโปรตอนจะได้รับการพิจารณาแต่เดิมว่าเป็น อนุภาคมูลฐาน หรือพื้นฐาน มันก็เป็นที่รู้กันในขณะนี้ว่าจะประกอบด้วยสามควาร์กคือ สอง อัพควาร์ก และหนึ่ง ดาวน์​​ควาร์ก อย่างไรก็ตาม มวลนิ่งของควาร์กมีส่วนเพียงประมาณ 1% ของมวลของโปรตอน มวลขอโปรตอนที่เหลือจะเกิดเนื่องจาก พลังงานจลน์ ของควาร์กทั้งหลายและเนื่องจากพลังงานของสนาม gluon ที่ยึดเหนี่ยวควาร์กทั้งหลายเข้าด้วยกัน. เพราะว่าโปรตอนไม่ได้เป็นอนุภาคพื้นฐาน มันจึงมีขนาดทางกายภาพ รัศมีของโปรตอนอยู่ที่ประมาณ 0.84-0.87 fm

ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ โปรตอนอิสระจะยึดเหนี่ยวกับ อิเล็กตรอน อย่างไรก็ตามลักษณะของโปรตอนที่มีการยึดเหนี่ยวดังกล่าว ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลง และพวกมันก็ยังคงโปรตอน โปรตอนเร็วที่กำลังเคลื่อนที่ผ่านสสาร จะชะลอความเร็วโดยการมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนและนิวเคลียส จนกระทั่งมันถูกจับโดย เมฆอิเล็กตรอน ของอะตอม ผลที่ได้ก็คืออะตอมโปรโตเนต, ซึ่งเป็น ส่วนผสมทางเคมี ของไฮโดรเจน ในสูญญากาศ เมื่ออิเล็กตรอนอิสระปรากฏขึ้น โปรตอนที่ช้าเพียงพออาจจับเข้ากับอิเล็กตรอนอิสระเดี่ยวกลายเป็น อะตอมของไฮโดรเจน ที่เป็นกลาง ซึ่งในทางเคมีเป็น อนุมูลอิสระ  "อะตอมของไฮโดรเจนอิสระ" ดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะตอบสนองทางเคมีกับอะตอมหลายชนิดอื่น ๆ ที่พลังงานต่ำพอเพียง เมื่ออะตอมไฮโดรเจนอิสระหลายตัวทำปฏิกิริยากันเอง พวกมันก่อตัวเป็นโมเลกุลของไฮโดรเจนที่เป็นกลาง (H2) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของโมเลกุลที่พบบ่อยที่สุดของ เมฆโมเลกุล ในอวกาศระหว่างดวงดาว จากนั้นโมเลกุลดังกล่าวของไฮโดรเจนบนโลกอาจทำตัวเป็น (ระหว่างผู้ใช้อื่น ๆ อีกมากมาย) แหล่งที่สะดวกของโปรตอนสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค (ตามที่ถูกใช้ในการบำบัดโรคด้วยโปรตอน) และการทดลองด้านฟิสิกส์ของอนุภาคแฮดรอน ที่ต้องใช้โปรตอนเพื่อเร่งความเร็ว ด้วยตัวอย่างที่มีการตั้งข้อสังเกตและที่มีประสิทธิภาพอย่างมากที่สุดคือการเป็น เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่

แหล่งข้อมูลอื่น 

 Particle Data Group
 เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่

อ้างอิง 

นิวคลีออน
วัสดุศาสตร์
ฟิสิกส์อนุภาค
แบริออน
หลักการสำคัญของฟิสิกส์
ไอออนบวก