Protonul

Protonul, după cum am văzut în capitolul anterior, face parte din nucleul unui atom, având o încărcătură electrică pozitivă și o masă de 1836 de ori mai mare decât masa unui electron. Numărul de protoni dintr-un element definesc exact acel element. Dacă înlăturăm un singur proton dintr-un atom de carbon, vom avea un atom de Bor (mai exact un izotop – Bor 11), iar dacă adaugăm un proton unui atom de platină, vom obține aur, însă vom vedea că acest lucru nu este posibil decât prin fuziune nucleară – elementele mai grele decât fierul fiind create în timpul unei explozii de tip Supernova. Mai multe despre acest subiect în capitolul “Stele”.

Cu toții cred că am auzit de acceleratorul de particule de la Geneva (LHC – Large Hadron Colider), locul unde fizicienii accelerează hadroni (o categorie de particule care include și protonii) la o viteză de 99.99999% din viteza luminii, urmând apoi să intre în coliziune unii cu alții, fapt care duce la formarea unor noi particule, incluzând particule de anti-materie, dar care se dezintegrează la foarte scurt timp dupa coliziune. Pentru un proton, anti-partenerul său se numește anti-proton, iar când aceste două particule intră în contact una cu alta, se anihilează reciproc, producând energie sub formă de radiație gamma (un flux puternic de lumină cu o lungime de undă extrem de scurtă, fiind foarte energetică), de aceea anti-materia nu poate fi stocată într-un recipient format din materie, ci numai într-un câmp magnetic foarte puternic, departe de orice contact cu materia din care suntem noi formați.

Un hadron, după cum am specificat mai sus, este o categorie de particule care include orice particulă mai grea decât un lepton. Un lepton fiind o categorie de particule ușoare care include electronii, pozitronii si muonii. Pariculele cu o masă mai mare decât leptonii sunt împărțite în două mari categorii: mezonii și barionii. Din ultima categorie fac parte protonii și neutronii (adică particulele formate din 3 quarți).

Masa protonului se presupune ca fiind dată de cele 3 particule care îl alcătuiesc. Modelul standard al particulelor arată că un proton este alcătuit din doi quarți-up și un quark-down, în timp ce un neutron este compus dintr-un quark-up și doi quarți-down.

Dacă îi dăm unui quark-up o valoare pozitivă de 1, iar unui quark-down o valoare negativa de -0.5, putem calcula încărcătura electrică a unui proton și încărcătura electrică a unui neutron:

Proton: 1+1-0.5 = 1.5
Neutron: 1-0.5-0.5 = 0

Ceea ce rezultă că protonul are o sarcină electrică pozitivă, în timp ce neutronul este neutru, având o sarcină electrică nulă.

Dimensiunea unui proton e de 10^-15 metrii (0.000000000001 milimetrii), iar masa de repaus este de: 938272 MeV. Un electron-volt reprezintă energia primită de un electron atunci când este respins de un volt – spre exemplu, fotonii de lumina vizibilă, pe care noi îi vedem, au o energie cuprinsă între 1 si 3 eV.