پروتون

برای دیگر کاربردها، پروتون (ابهام‌زدایی) را ببینید.
| 0 | 1 |
| --- | --- |
در محتوای مدل کوارک یک پروتون بار رنگ هر کوارک مجرد رنگی دلخواه است ولی هر سه رنگ باید حضور داشته باشند. نیروهای بین کوارک‌ها توسط گلوئون‌ها حایل می‌شود.: در محتوای مدل کوارک یک پروتون بار رنگ هر کوارک مجرد رنگی دلخواه است ولی هر سه رنگ باید حضور داشته باشند. نیروهای بین کوارک‌ها توسط گلوئون‌ها حایل می‌شود.
طبقه‌بندی: باریون
آمار: فرمیونی
نیروهای بنیادی: گرانش، الکترومغناطیس، ضعیف، قوی
نماد: p, p+ , N+ , 1 1H+ 
پادذره: آنتی  پروتون
نظریه‌پردازی: ویلیام پرووت (۱۸۱۵)
جرم: ۶۹۷۳۱۶۷۲۶۲۱۷۷۷۰۰۰۰۰♠۱٫۶۷۲۶۲۱۷۷۷(۷۴)×۱۰−۲۷ kg   MeV/c۲
ثابت واپاشی: > ۷۰۲۹۳۶۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۳٫۶×۱۰۲۹ سال (ثابت)
بار الکتریکی: ۶۹۸۱۱۶۰۲۱۷۶۴۸۷۰۰۰۰۰♠+۱ e
شعاع بار: ۶۹۹۹۸۴۱۴۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۰٫۸۴۱۴(۱۹) fm
گشتاور دوقطبی الکتریکی: < ۶۹۷۵۲۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۲٫۱×۱۰−۲۵ e⋅cm
قطبش‌پذیری: ۶۹۹۷۱۱۱۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹♠۰٫۰۰۱۱۲(۴) fm۳
گشتاور مغناطیسی:   μB  μN
قطبش‌پذیری: ۶۹۹۶۱۹۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۱٫۹(۵)×۱۰−۴ fm۳
اسپین: 1/2 ħ
ایزواسپین: 1/2
پاریته: +۱
تقارن‌های چگالی: I(JP) = 1/2(1/2+)
پروتون (به انگلیسی: Proton) ذره‌ای زیراتمی، با نماد  {\ce {p}} یا  {\text{p}}^{+} است که جرمش ۱۸۳۷ برابر جرم الکترون و اندکی کمتر از جرم نوترون است. به پروتون و نوترون که هر کدام جرمی حدود ۱ یکای جرم اتمی (amu) دارند نوکلئون (ذرات درون هستهٔ اتم‌ها) هم می‌گویند. بار پروتون مثبت و اندازه‌اش با بار الکترون (1e+) یعنی ۱۹-۱۰× ۱٫۶۰۲۲ کولن برابر است.
هستهٔ هر اتم، یک یا چند پروتون دارد. شمار پروتون‌ها در هسته، عدد اتمی نام دارد که با Z نمایش داده می‌شود و مشخص‌کنندهٔ عنصر شیمیایی‌ست، به این معنی که شمار پروتون‌های هستهٔ اتم هر عنصر شیمیایی یکتاست؛ هر عنصر شیمیایی، عدد اتمی منحصر به خود دارد.
پروتون که در یونانی به معنی «نخستین» است، نامی‌ست که در ۱۹۲۰، ارنست رادرفورد به هستهٔ هیدروژن داد. او سال‌ها پیش‌از آن دریافته‌بود که هستهٔ هیدروژن را (که می‌دانستند سبک‌ترین هسته است) می‌توان با برخورد اتمی از هستهٔ نیتروژن بیرون کشید. ازاین‌رو به نظر می‌رسید پروتون باید ذره‌ای بنیادی و واحد سازندهٔ هستهٔ نیتروژن و دیگر هسته‌های سنگین‌تر (از هیدروژن) باشد.
با آن‌که در آغاز گمان می‌رفت، پروتون ذرهٔ بنیادیست، امروزه در طبقه‌بندیِ مدل استاندارد فیزیک ذرات، پروتون مانند نوکلئونِ دیگر، یعنی نوترون، یکی از هادرون‌ها و ذره‌ای با سه کوارک ظرفیتی‌ست؛ دو کوارک بالا که بار الکتریکی هر یک (۲e/۳)+ و یک کوارک پایین که بار الکتریکی‌ش ۳/e - است. سهم جرم سکون کوارک‌ها در جرم پروتون تنها ۱٪ است. بقیهٔ جرم پروتون، برخاسته از انرژی بستگیِ کرومودینامیکِ کوانتومی شامل انرژی جنبشی کوارک‌ها و انرژی میدان‌های گلوئونهایی‌ست که کوارک‌ها را پیوند می‌دهد. ازآنجاکه پروتون ذرهٔ بنیادی نیست، اندازهٔ فیزیکی دارد که می‌توان آن را سنجید؛ جذر میانگین مربعی شعاع پروتون، ۰٫۸۴ تا ۰٫۸۷ فِرمی است (هر فرمی برابر ۱۵-۱۰ متر است). ۲۰۱۹، دو بررسی مستقل با روش‌های متفاوت، شعاع پروتون را اندازه گرفتند و به ۰٫۸۳۳ فرمی رسیدند. خطای این اندازه‌گیری‌ها ۰٫۰۱۰± فرمی بود.
پروتون آزاد و الکترون، در دمای کم، پیوند می‌سازند، گرچه ویژگی پروتون تغییر نمی‌کند. پروتونی که به‌سرعت از ماده می‌گذرد، در اثر برهم‌کنش با هسته‌ها و الکترون‌های ماده کُند می‌شود و سرانجام ابر الکترونی یکی از اتم‌ها آن را جذب می‌کند؛ بنابراین، اتم، پروتون‌دار و در واقع ترکیب شیمیایی آن اتم با هیدروژن است. هر جا که الکترون آزاد در خلأ باشد، پروتونی که به‌اندازه کافی کُند باشد می‌تواند یک الکترون جذب کند و اتم خنثای هیدروژن بسازد که از دیدگاه شیمیایی، رادیکال آزاد است. این اتم‌های «هیدروژن آزاد» در انرژی کم تمایل به واکنش شیمیایی با دیگر اتم‌ها دارند. واکنش اتم‌های آزاد هیدروژن با هم، به ساخت مولکول هیدروژن ( {\ce {H2}}) می‌انجامد که که فراوان‌ترین بخش ابرهای مولکولی در فضای میان‌ستاره‌ای است.