פרוטון
ערך זה עוסק בחלקיק תת-אטומי. אם התכוונתם למשגר לוויינים מתוצרת ברית המועצות, ראו  | |
| פרוטון מכיל שלושה קוארקי ערכיות, uud. הגלואונים, המסומנים כגלים, נושאים את הכוח החזק הקושר בין הקוארקים | |
| מידע כללי | |
|---|---|
| הרכב | האדרון |
| סטטיסטיקה | פרמיון |
| קבוצת שיוך |
באריון נוקליאון |
| אנטי-חלקיק | אנטיפרוטון |
| סמל | p |
| תכונות | |
| מסת מנוחה |
1.672621898×10-27 kg 938.2720813 MeV/c2 |
| מטען חשמלי | 1 e |
| ספין | 1⁄2 ħ |
| מספר לפטוני | 0 |
| מספר באריוני | 1 |
| מטען צבע | 0 |
| אינטראקציות |
הכוח החזק, אלקטרומגנטיות, הכוח החלש, כבידה הכוח הגרעיני (כשנמצא בגרעין) |
| הרכב קווארקים | uud |
| אורך חיים | יציב |
| היסטוריה | |
| נצפה? | כן |
| שנת גילוי | 1917 |
| מגלה | ארנסט רתרפורד |
| ניסוי | גלאי סינטילציה |
| מוסד | אוניברסיטת מנצ'סטר |
פְּרוֹטוֹן (מיוונית: פרוטון, ראשון)[1] הוא חלקיק הנמצא בגרעין של כל אטום. הוא נושא יחידה יסודית אחת של מטען חשמלי חיובי (1 e). מסתו היא כ-1.00728 יחידות מסה אטומית מאוחדת. מאחר ששניהם נמצאים בגרעין האטום, הפרוטון והנייטרון מכונים יחד נוקליאונים.
הפרוטון אינו חלקיק יסודי, אלא מורכב משלושה קווארקים, שני קווארקי למעלה וקווארק למטה אחד, המוחזקים יחד על ידי הכוח החזק. הפרוטון הוא חלקיק יציב, שעד כה לא נצפתה דעיכה ספונטנית שלו לחלקיקים אחרים. עם זאת, פרוטון יכול לדעוך לחלקיקים אחרים כאשר הוא נמצא בגרעין של אטום לא-יציב, כלומר, רדיואקטיבי. בפרט, פרוטון יכול לעבור דעיכת בטא פלוס, במהלכה הוא הופך לנייטרון. דעיכת בטא פלוס מתרחשת כאשר אחד הקווארקים בתוך הפרוטון הופך מקווארק למעלה לקווארק למטה, אירוע המשנה חלק מהמספרים הקואנטיים של החלקיק והופך אותו מפרוטון לנייטרון.
גרעין האיזוטופ השכיח של היסוד מימן הוא פרוטון בודד. לכן, גם היון החיובי של מימן (H+) הוא פרוטון בודד. לפיכך, בכימיה, בביולוגיה ובתחומים קשורים, נהוג לכנות את יון המימן "פרוטון".
תכונות[edit | edit source]
תכונותיו העיקריות של הפרוטון הן:[2]
- מסת מנוחה: 938.2720813 MeV/c2 או כ-1.00728 ימ"א (בערך פי 1,836 ממסת האלקטרון)
- קוטר: כ-1.5×10-15 מטר
- מטען חשמלי: 1.6021766208×10-19 קולון, כלומר, יחידה חיובית אחת של מטען יסודי
- אורך חיים: פוטנציאלית אינסופי, כלומר, החלקיק יציב. לפי חישובים תאורטיים, אם דעיכת פרוטון אפשרית, אורך החיים שלו הוא יותר מ-1031 שנים
- ספין: 1⁄2
מלבד האיזוטופ הקל ביותר של אטום המימן שגרעינו הוא פרוטון יחיד, גרעיני האטומים של כל היסודות הכימיים מורכבים מפרוטונים ונייטרונים המוחזקים יחד על ידי הכוח הגרעיני. מספר הפרוטונים בגרעין קובע את תכונותיו החשמליות של האטום, וכתוצאה מכך את תכונותיו הכימיות. משום כך מספר הפרוטונים בגרעין האטום הוא הקובע לאיזה יסוד כימי משויך אותו אטום.
כאשר מספר הפרוטונים בגרעין אטום שווה למספר האלקטרונים המקיפים אותו, האטום נייטרלי מבחינה חשמלית. גריעה או הוספה של אלקטרונים הופכת את האטום ליון, חיובי או שלילי, בהתאמה.
היסטוריה[edit | edit source]
הפרוטון התגלה על ידי ארנסט רתרפורד ב-1918 בניסויים בהם הופצצו אטומי חנקן בחלקיקי אלפא (שהם למעשה גרעיני הליום) והפכו לאטומי חמצן. רתרפורד היה גם זה שטבע את שמו.
יציבות[edit | edit source]
הפרוטון הוא חלקיק יציב. לא נצפתה עד כה דעיכה ספונטנית של פרוטון חופשי לחלקיקים אחרים. גם אם פרוטון מסוגל לדעוך, אורך החיים שלו נחשב לגדול מאוד ומוערך על פי ניסויים ביותר מ-1031 שנים.
הסיבה העיקרית ליציבות הפרוטון היא היותו הבאריון הקל ביותר. לכן, אין חלקיק קל יותר אליו יכול הפרוטון לדעוך, מבלי שתתרחש שבירה של המספר הבאריוני. אולם, שבירה כזו אינה אפשרית לפי אף מודל פיזיקלי המוכר כיום, מכיוון שהמספר הבאריוני מציית לחוק שימור חזק (exact conservation). שבירה של המספר הבאריוני נקראת באריוגנזה (baryogenesis), או יצירת באריונים. לפי ההבנה המדעית הנוכחית, תהליך של באריוגנזה התרחש בראשית היקום, זמן קצר מאוד לאחר תחילת המפץ הגדול, במנגנון שאינו מובן כיום ואינו מוסבר על פי המודל הסטנדרטי. משום כך, חקר דעיכת הפרוטון קשור ישירות לחקר הבאריוגנזה והיווצרות החומר ביקום, והוא תחום מחקר בולט בפיזיקת החלקיקים.
בעזרת תוספת אנרגיה, למשל בהתנגשות עם אלקטרון, פרוטון יכול להפוך לנייטרון ונייטרינו אלקטרוני, בתגובה הבאה:
התגובה ההפוכה מתרחשת באופן ספונטני: נייטרון בודד (כזה שאינו נמצא בגרעין אטום) הוא בעל אורך חיים של כ-15 דקות, אחריהן הוא דועך לפרוטון, אלקטרון ואנטינייטרינו.
היפותטית, הפרוטון עשוי לדעוך. זאת, לפי תאוריות שלא זכו לביסוס ניסויי, דוגמת תאוריה מאוחדת גדולה, החוזה את תהליך הדעיכה הבא:
בתהליך היפותטי זה, נשבר המספר הבאריוני: בצד שמאל, נמצא פרוטון, שהמספר הבאריוני שלו הוא 1. לעומת זאת, בצד ימין נמצא פאיון, שהמספר הבאריוני שלו הוא 0. בנוסף, נשבר גם המספר הלפטוני: 0 בצד שמאל, לעומת מינוס 1 של הפוזיטרון בצד ימין. ההפרש בין המספר הבאריוני למספר הלפטוני (B-L) נשמר, כלומר, מתקיים חוק שימור המכונה B-L conservation, שהוא אחד המאפיינים של התאוריה המאוחדת הגדולה.
ראו גם[edit | edit source]
קישורים חיצוניים[edit | edit source]
- ד"ר ארז גרטי, חלקיקי החומר – הפרוטון, מדור "מאגר המדע באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 4 ביולי 2011
- יאן כ' ברנאואר, חידת רדיוס הפרוטון, באתר סיינטיפיק אמריקן ישראל, 2 ביוני 2014
הערות שוליים[edit | edit source]
- ^ פרוטון באתר Online Etymology Dictionary
- ^ תכונות הפרוטון באתר Particle Data Group
| חלקיקים בפיזיקה | ||
|---|---|---|
| חלקיקים יסודיים | ||
| בוזונים | בוזוני כיול (פוטון • גלואון • בוזון W+ • בוזון W- • בוזון Z0) • בוזון היגס | |
| קווארקים | למעלה (קווארק • אנטיקווארק) • למטה (קווארק • אנטיקווארק) • קסום (קווארק • אנטיקווארק) • מוזר (קווארק • אנטיקווארק) • עליון (קווארק • אנטיקווארק) • תחתון (קווארק • אנטיקווארק) | |
| לפטונים | אלקטרון • פוזיטרון • מואון • אנטימואון • טאו • אנטיטאו • ניוטרינו • אנטיניוטרינו • ניוטרינו אלקטרוני • אנטיניוטרינו אלקטרוני • ניוטרינו מואוני • אנטיניוטרינו מואוני • ניוטרינו טאואוני • אנטיניוטרינו טאואוני | |
| חלקיקים מורכבים | ||
| באריונים | נוקליאונים (פרוטון • נייטרון) • אנטיפרוטון • אנטינייטרון • היפרונים • באריון אקזוטי (פנטאקווארק) | |
| מזונים | פאיון • קאון • פי • מזון D • מזון J/psi • מזון B • אופסילון • מזון אקזוטי (טטראקווארק) • Y(4140) | |
| לא האדרונים | גרעין האטום • אטום • מולקולה | |
| חלקיקים היפותטיים | ||
| בוזונים | גרביטון • מזון אקזוטי • כדור גלואונים | |
| פרמיונים | באריון אקזוטי | |
| שותפי על | גרביטינו • לא גאוג'ינואים (ניוטרלינו • צ'רג'ינו) | |
| אחרים | טכיון • מונופול מגנטי • פראון | |
ערך זה מוגש באדיבות ויקיפדיה העברית, תחת רשיון ייחוס שיתוף זהה (CC BY-SA 3.0).
(הדף המקורי, רשימת התורמים)
הערך בוויקיפדיה גדול מערך זה ב +745 תווים
לעדכון מוויקיפדיה, לחץ כאן.
