โปรตอน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
บทความนี้เกี่ยวกับอนุภาคในทางฟิสิกส์ สำหรับรถยนต์ยี่ห้อหนึ่ง ดูที่ โปรตอน (รถยนต์)
โปรตอน
Quark structure proton.svg
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
สัญญลักษณ์ p, p+, N+
ปฏิยานุภาค ปฏิโปรตอน
ทฤษฎีโดย William Prout (1815)
ค้นพบโดย เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (1917–1919, ตั้งชื่อโดยเขา, 1920)
มวล

1.672621777(74)×10−27 kg[1]
938.272046(21) MeV/c2[1]

1.007276466812(90) u[1]
อายุเฉลี่ย >2.1×1029 years (stable)
ประจุไฟฟ้า +1 e
1.602176565(35)×10−19 C[1]
Charge radius 0.8775(51)  fm[1]
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]
1.521032210(12)×10−3 μB[1]

2.792847356(23) μN[1]
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[2] มวลขอโปรตอนที่เหลือจะเกิดเนื่องจาก พลังงานจลน์ ของควาร์กทั้งหลายและเนื่องจากพลังงานของสนาม gluon ที่ยึดเหนี่ยวควาร์กทั้งหลายเข้าด้วยกัน. เพราะว่าโปรตอนไม่ได้เป็นอนุภาคพื้นฐาน มันจึงมีขนาดทางกายภาพ รัศมีของโปรตอนอยู่ที่ประมาณ 0.84-0.87 fm[3]

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[แก้]

อ้างอิง[แก้]

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Mohr, P.J.; Taylor, B.N. and Newell, D.B. (2011), "The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants", National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, US.
  2. Cho, Adiran (2 April 2010). "Mass of the Common Quark Finally Nailed Down". http://news.sciencemag.org. American Association for the Advancement of Science. Retrieved 27 September 2014.
  3. "Proton size puzzle reinforced!". Paul Shearer Institute. 25 January 2013.