Proton, klidová hmotnost a elektrický náboj částice, která je nejlehčím známým baryonem

Proton jako baryon, fermion a hadron aneb elementární částice, která není až tak elementární

Proton je jednou ze základních "elementárních" částic, které tvoří náš pozorovatelný vesmír. Britský matematik G. H. Hardy odhadl, že se v pozorovatelném vesmíru nachází asi 10⁸⁰ protonů. Společně s elektronem a neutronem je proton základní stavební částicí hmoty, neboť má určující vliv na vlastnosti atomů a potažmo celého vesmíru.

Náboj a hmotnost protonu

Proton je stabilní subatomární částice s kladným jednotkovým nábojem 1,602 176 × 10^-19 C (Coulomb). Hmotnost protonu činí 1,672 623 × 10^-27 kg, což je asi 1 836 násobek hmotnosti elektronu. Vyjádřeno ještě jinak - klidová hmotnost protonu činí 938,272 MeV (megaelektronvoltů). Průměr protonu činí asi 0,88775 ± 0,0051 fm (femtometr = 10^-15 m).

Nejnovější měření průměru protonu provedená v laboratoři v CERNu však ukazují, že průměr protonu je o 4 % menší, než se dosud předpokládalo. To by mělo pro fyziku dalekosáhlé důsledky. Nový průměr protonu tak vychází na 0,84184 ± 0,00067 fm.

Čtěte také: Barevný vesmír - neuvěřitelné fotografie z vesmíru

Proton je nejlehčí známý baryon. Ze zákona zachování baryonového čísla plyne, že se musí jednat o stabilní částici. Některé unitární teorie sice předpovídají možnost rozpadu protonu s poločasem 2,1 × 10²⁹ až 10³³ či 10³⁵ let, avšak vzhledem k tomu, že stáří vesmíru je pouhých asi 15 × 10⁹ let, je tato teorie neověřitelná.

Fyzikální vlastnosti protonu

Avšak ani proton není tak úplně elementární. Jde o baryon, jenž se skládá tří kvarků (uud), zároveň je fermion, neboť má poločíselný spin (1/2) a hadron, neboť podléhá působení silné jaderné interakce, kterou zprostředkovávají gluony. Proton má svou antičástici - antiproton, jenž má stejnou hmotnost, stejný (ale opačný) elektrický náboj.

Možnost rozpadu protonu?

V roce 2000 M. Jones a v roce 2002 O. Gayou prokázali, že rozdělení elektrického náboje uvnitř protonu není tak úplně rovnoměrné a není přímo úměrné rozdělení magnetického momentu, jak se do té doby předpokládalo. Již v roce 2000 D. Abott zjistil nesférické rozložení náboje v deuteronu. Navíc K. Aniol v roce 1999 zjistil, že v protonu neustále vznikají a zanikají páry podivného kvarku a antikvarku. To připouští možnost rozpadu protonu s vysokou energií na Lambda hyperon (uds) a K mezon (us´).

Objev protonů

Proton objevil v roce 1918 Ernest Rutherford. Tehdy prokázal, že alfa částice, kterými bombardoval atomy plynného dusíku odmrští objekt, jenž má vlastnosti jádra atomu vodíku. O dva roky později, v roce 1920, tato vodíková jádra pojmenoval protony, což v překladu znamená první.

Avšak již v roce 1886 pozoroval Goldstein protony ve výbojce jako kanálové parsky, později (1898) tyto částice s kladným nábojem identifikoval Wilhelm Wien a v roce 1910 Joseph John Thomson, který v roce 1897 objevil elektron. Samotnou existenci protonu předpověděl již v roce 1815 William Prout.

Elementární částice baryony bosony fermiony gluony hadrony hyperony kvarky leptony mezony elektron foton Higgsův boson kaon mion neutrino neutron pion pozitron proton tauon

Další související články: