Ladningen av et proton er grunnverdien av fysikk av elementære partikler

Hvis du er kjent med strukturen av et atom, vet du sikkert at atom av noe element består av tre typer elementære partikler: protoner, elektroner, nøytroner. Protoner i kombinasjon med nøytroner danner atomkjernen til et kjemisk element. Siden ladningen av protonen er positiv, er atomkjernen alltid positivt ladet. Den elektriske ladningen til atomkjernen kompenseres av den omgivende skyen av andre elementære partikler. En negativt ladet elektron er den komponenten av atomet som stabiliserer ladningen av protonen. Avhengig av hvor mange elektroner som omgir atomkjernen, kan elementet enten være elektrisk nøytral (hvis antall protoner og elektroner i atomet er lik), eller ha en positiv eller negativ ladning (i tilfelle mangel eller overskudd av elektroner). Atomet av et element som bærer en bestemt ladning kalles en ion.

Det er viktig å huske at antall protoner bestemmer egenskapene til elementene og deres posisjon i det periodiske bordet. D. I. Mendeleyev. Neutronene som finnes i atomkjernen har ingen ladning. Fordi massene av nøytronen og protonen er korrelert og praktisk talt lik hverandre, og elektronmassen er ubetydelig liten i forhold til dem (1836 ganger mindre enn protonmassen), spiller antallet nøytroner i atomkernen en svært viktig rolle, nemlig: bestemmer stabiliteten System og nedbrytningshastighet av radioaktive kjerner. Elementets isotop (variasjon) bestemmes av nøytroninnholdet.

På grunn av inkonsistensen av massene av ladede partikler har protoner og elektroner imidlertid forskjellige spesifikke ladninger (denne verdien bestemmes av forholdet mellom ladningen av en elementær partikkel til dens masse). Som et resultat er den spesifikke ladningen av protonen 9.578756 (27) · 107 celler / kg vs -1,758820088 (39) · 1011 for elektronen. På grunn av den høye verdien av den spesifikke ladningen, kan ikke fri protoner eksistere i flytende medier: de er egnet til hydrering.

Massen og ladningen av protonen er spesifikke verdier som kunne etableres i begynnelsen av forrige århundre. Hvem av forskerne gjorde dette - en av de største - oppdagelsen av det tjuende århundre? Tilbake i 1913, Rutherford, basert på det faktum at massene av alle kjente kjemiske elementer mer enn massen av hydrogen atom et helt antall ganger, antydet at kjernen av hydrogen atom kommer inn i kjernen av atom av ethvert element. Litt senere utførte Rutherford et eksperiment hvor han studerte samspillet mellom nitrogenatomene og alfa partikler. Som et resultat av eksperimentet kom en partikkel fra atomkernen, som Rutherford kalte "protonen" (fra det greske ordet "protos" - den første) og foreslo at det er kjernen til hydrogenatomet. Forutsetningen ble bevist eksperimentelt under gjennomføringen av dette vitenskapelige eksperimentet i Wilson-kammeret.

Ved den samme Rutherford i 1920 ble det uttrykt en hypotese om eksistensen i atomkjernen til en partikkel hvis masse er lik protonens masse, men som ikke bærer noen elektrisk ladning. Men, Rutherford selv var ikke i stand til å oppdage denne partikkelen. Men i 1932 viste hans student Chadwick eksperimentelt eksistensen i atomkjernen til en nøytronpartikkel, som spådd av Rutherford, omtrent like i masse til protonen. Det var vanskeligere å oppdage nøytroner, siden de ikke har en elektrisk ladning, og følgelig ikke inn i interaksjoner med andre kjerner. Mangelen på ansvar forklarer denne egenskapen til nøytroner som en meget høy penetrerende kraft.

Protoner og nøytroner er bundet i atomkjernen ved en veldig sterk samhandling. Nå er fysikere enige om ideen om at disse to elementære atompartiklene er veldig lik hverandre. Så, de har like rygg, og atomkraftene virker på dem på nøyaktig samme måte. Den eneste forskjellen er at ladningen av protonen er positiv, neutronet har ingen kostnad i det hele tatt. Men siden den elektriske ladningen i kjernefysiske interaksjoner ikke har betydning, kan den bare betraktes som en slags protonetikett. Hvis vi frata protonen til en elektrisk ladning, vil den miste sin individualitet.