โปรตอน

บทความนี้เกี่ยวกับอนุภาคในทางฟิสิกส์ สำหรับรถยนต์ยี่ห้อหนึ่ง ดูที่ โปรตอน (รถยนต์)
| --- | --- |
โปรตอนตามโครงสร้างของควาร์ก ประกอบด้วย อัพควาร์ก (u) 2 ตัวและ ดาวน์ควาร์ก (d) 1 ตัว สีของแต่ละควาร์กตามแต่จะเลือก แต่ต้องใช้ทั้งสามสี แรงระหว่างควาร์กถูกควบคุมด้วย กลูออน
Classification: Baryon
ส่วนประกอบ: 2 อัพควาร์ก, 1 ดาวน์ควาร์ก
สถิติ (อนุภาค): Fermionic
อันตรกิริยาพื้นฐาน: แรงโน้มถ่วง, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, อย่างอ่อน, อย่างเข้ม
สัญลักษณ์: p, p+, N+
ปฏิยานุภาค: ปฏิโปรตอน
ทฤษฎีโดย: William Prout (1815)
ค้นพบโดย: เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (1917–1919, ตั้งชื่อโดยเขา, 1920)
มวล: 1.672621777(74)×10−27 kg  938.272046(21) MeV/c2  1.007276466812(90) u
อายุเฉลี่ย: >2.1×1029 years (stable)
ประจุไฟฟ้า: +1 e 1.602176565(35)×10−19 C
Charge radius: 0.8775(51)  fm
Electric dipole moment: <5.4×10−24 e·cm
Electric polarizability: 1.20(6)×10−3 fm3
Magnetic moment: 1.410606743(33)×10−26 J·T−1  1.521032210(12)×10−3 μB  2.792847356(23) μN
Magnetic polarizability: 1.9(5)×10−4 fm3
สปิน: 1/2
Isospin: 1/2
Parity: +1
Condensed: I(JP) = 1/2(1/2+)
โปรตอน (อังกฤษ: proton หรือ ภาษากรีก: πρώτον / proton = ตัวแรก) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม สัญลักษณ์ p หรือ p+ มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกมีค่าประจุมูลฐาน (อังกฤษ: elementary charge) 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