proton

Protonets masse er 1,00728 atommasseenheter eller 1,67262·10⁻²⁷ kilo (tall på standardform). Det er 1836 ganger elektronets masse og litt lettere enn nøytronet. Det har spinn ½ℏ (ℏ = Plancks konstant h dividert med 2π) og magnetisk moment 2,793 kjernemagnetoner. Ladningen er én positiv elementærladning, altså like stor som og motsatt av elektronets.

I fri tilstand kan et nøytron henfalle (desintegrere) til et proton, et elektron og et antinøytrino, mens protonet ser ut til å være stabilt. Eksperimentelt sett har det en midlere levetid på cirka 10³¹ år eller mer. Protonet ble derfor, sammen med elektronet, tidligere regnet som de fundamentale partiklene i materien. Målinger av ladningsfordelingen i protonet og av dets magnetiske egenskaper viste at det likevel har en indre struktur og må oppfattes som et sammensatt system.

I nyere partikkelfysikk (se elementærpartikler) regner man det nå som eksperimentelt påvist at protonet er sammensatt av tre kvarker: to u-kvarker og én d-kvark.

Ved eksperimenter utført ved store energier, for eksempel 10–100 ganger protonets hvileenergi, vil man i protonets struktur, i tillegg til de tre kvarkene, som ofte kalles valenskvarker, også se et økende antall kvark–antikvark-par samt gluoner (se kvantekromodynamikk).

I en hittil hypotetisk teori som forener elektromagnetisk, svak og sterk vekselvirkning, vil protonet i prinsippet være ustabilt (se forent teori, elektrosvak teori). Den enkleste teorien av denne typen gir en midlere levetid for protonet på omkring 10²⁹ år. Dette innebærer en sannsynlighet for henfall av mindre enn ett proton i året i én kubikkmeter vann. Eksperimenter for å påvise protonhenfall har pågått siden 1970-årene, da teorien først ble fremsatt, men hittil har de ikke gitt noe resultat. I dag vil vi si at den enkleste forente teorien som har vært studert, er feil eller ufullstendig.

Som oppdager av protonet regnes iblant Eugen Goldstein (1850–1930), som i 1886 påviste kanalstråler av positive hydrogenioner i utladningsrør, eller Wilhelm Wien (1864–1928), som i 1897 bestemte forholdet mellom masse og ladning av disse partiklene. Som regel tilskrives oppdagelsen Ernest Rutherford (1871–1937), som i 1919 viste at det i visse kjernereaksjoner ble sendt ut partikler med samme egenskaper som de positive hydrogenionene. Han antok at disse partiklene inngikk som byggesteiner i atomkjernene, og foreslo i 1920 å kalle dem for protoner.

• atom
• nukleon
• antiproton
• nøytron