Protòne

Dae Wikipedia, s'entziclopedia lìbera.
Jump to navigation Jump to search

Template:Infotaula partículesSu protone est una partighedda subatòmica cun càrriga elètrica positiva de 1 e (1,6 × 10-19 C). Su protone si classìficat comente a bariòne, e nd'est cumpostu dae tres quarks (uud). S'antipartighedda chi currispondet, s'antiprotone, tenet sas matessi caraterìsticas de su protone ma cun càrriga elètrica negativa.

Paris cun sos neutrones, sos protones faghent parte de su nùcleu atòmicu, mentras chi sos eletrones si moent a s'ambiente suo. Su nùmeru atòmicu (Z) benit dadu dae sa cantidade de protones presente in su nùcleu. Su nùcleu de s'isòtopu prus comunu de s'idrògenu est formadu dae belle unu protone. In chìmica e biochìmica, s'utilizat su tèrmine protone pro si refèrrere a su ione de s'idrògenu in sorvente de abba.

Su protone est istàbile pro isse etotu. In carchi tipu pagu comunos de disintegratzione radioativa s'emitent protones lìberos, e su resurtadu de sa pudrigadura de neutrones lìberos in àteras disintegratziones. Comente a protone lìberu, tenet sa fatzilidade de collire un'eletrone e si cunvertire in idrògenu neutru, su cale podet reagire chimicamente cun meda fatzilidade. Protones lìberos podent esìstere in plasmas, sos rajos còsmicos o in su bentu solare.

Istòria[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

In su 1886, Eugen Goldstein at iscobertu sos rajos anòdicos e at dimustradu chi fiant partigheddas cun càrriga positiva (iones) produidos partinde dae sos gas. In variare sos gas chi b'aiat intro de sos tubos, osservaiat chi teniant balores diferentes de relatzione intre càrriga e massa, pro custu non s'at pòdidu identificare sa càrriga positiva cun una partighedda, a diferèntzia de sas càrrigas negativas de sos eletrones, iscobertas pro Joseph John Thomson.

Appustis de s'iscoberta de su nùcleu atòmicu pro Ernest Rutherford su 1911, Antonius Van den Broek at propostu chi su logu de cada elementu de sa taula periòdica (su nùmeru atòmicu suo) fiat eguale a sa càrriga nucleare sua. Custu est istadu cunfirmadu in manera isperimentale dae Henry Moseley, in su 1913, utilizende ispetros de rajos X. In su 1917 (in esperimentos publicados su 1919), Rutherford at dimustradu chi su nùcleu de idrògenu fiat presente in àteros nùcleos, resurtadu generale chi si descriet comente s'iscoberta de su protone.[1] S'est abbigiadu chi, bombardende partigheddas alfa in gas nitrògenu puru, sos rilevadores lughentes suos mustraiant sos signos de sos nùcleos de idrògenu. Rutherford at determinadu chi s'idrògenu petzi podiat bènnere de su nitrògenu e chi, duncas, depiant cuntènnere nùcleos de idrògenu. Unu nùcleu de idrògenu s'isfaghiat pro s'efetu de sa partighedda alfa, e formaiat un'àtomu de ossìgenu -17 in su protzessu. Custu est istadu su primu esperimentu de reatziones nucleares: 14N + α → 17O + p. Su nùcleu de idrògenu est, duncas, presente in àteros nùcleos comente una partighedda elementare, cuddu chi Rutherford at numenadu su protone, poi de su singulare neutru de sa paràula grega chi signìficat 'primu', πρῶτον.

Descritzione[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

Sos protones sunt cumpostos dae tres quarks de 1/2 spin, e si classìficant comente a bariònes (unu subtipus de hadrones).[2] Sos duos quarks supra e unu quark a bassu de sos protones si mantenent unidos dae s'interatzione nucleare forte.[3] Su protone tenet una distributzione de càrriga positiva e derruet in manera esponentziale cund una mèdia de ràjos cuadratos de belle 0,8 fm.[4]

Sos protones e sos neutrones sunt nucleones, unidos in su nùcleu dae sa fortza nucleare forte. S'isòtopu prus comunu de s'idrògenu est unu nùcleu cund unu protone. Sos nùcleos de sos isòtopos de idrògenu pesante (deuteri e triti) cuntenent unu protone e unu o duos neutrones, pare pare. Totu sos àteros tipos de àtomos sunt cumpostos dae duos o prus protones e diferente nùmeru de neutrones. Su nùmeru de protones in su nùcleu determinat sas propiedades chìmicas de s'àtomu e, duncas, s'elementu chìmicu si rapresentat pro su nùmeru de protones in unu nùcleu (Z). Pro determinare sos isòtopos de un'elementu, s'impreat puru su nùmeru de neutrones (N) summende totu sos nucleones, e si connoschet comente a nùmeru màssicu (A). Duncas, pro classificare sos isòtopos de un'elementu s'utilizat sa notatzione ZAXx.

Istabilidade[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

Sa disintegratzione ispontànea de sos protones lìberos mai est istada osservada, pro custu si cunsìderat su protone comente una partighedda istàbile. Però, carchi teorias de manna unificatzione de sa fìsica de partigheddas annùntziant chi su protone tenet unu tempus de vida de s'òrdine de 1036 annos, e sas chircas isperimentales ant istabilidu lìmites inferiores de sa vida mesa de su protone pro diversos produtos de disintegratzione.

Sos esperimentos in su rilevadore de partigheddas Super-Kamiokande, a su Giapone, at dadu comente a lìmites inferiores de vida mesa de unu protone 6,6×1033 annos e est istadu osservadu dae s'emissione de sa decadèntzia de un'antimonio e piòne neutru, e 8,2 × 1033 annos de sa decadèntzia de unu positrone e unu pióne neutru.[5]

p → e+ + π0
p → μ + π0

Unu àteru esperimentu in s'Osservatòriu de Neutrinos de Sudbury, in Canada, at osservadu sos rajos gamma chi risultant de sos nùcleos avantzados derivados dae sa disintegratzione de unu protone de s'ossìgenu-16. Custu esperimentu est istadu disinnadu pro sebestare sas disintegratziones de calesi siat tipos de partighedda, e s'at istabilidu unu lìmite inferiore pro sa vida de su protone de 2,1 x 1029 annos.[6]

Puru est ischidu chi sos protones si trasformant in neutrones durante su protzessu de catura de eletrones (puru mentovada disintegratzione beta contrària). In sos protones lìberos, custu protzessu non si produit ispontaneamente, ma cando s'alimentant de energia s'ecuatzione est:

p+ + e- → n + νe

Su protzessu est reversìbile, sos neutrones podent cunvertire de nou in protones pro sa disintegratzione beta, una forma comuna de sa disintegratzione radioativa. Difatis, unu neutrone lìberu s'isfaghet de custa manera cun una vida mesa de unos 15 minutos.

Quarks e sa massa de su protone[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

In sa cromodinàmica cuàntica, sa teoria moderna de sa fortza nucleare, sa majore parte de sa massa de su protone e su neutrone s'ispiegat pro sa relatividade ispetziale. Sa massa de su protone est belle otanta bias prus manna de sa summa de sas massas in reposu de sos quarks chi lu cumponent, mentras chi sos gluones tenent massa in reposu zero. S'energia extra de sos quarks e gluones in nd'una regione intro de unu protone, in cunfrontu cun s'energia de sos quarks e gluones in su bòidu cuànticu, nde rapresentat prus de su 98% de sa massa.

Sa dinàmica interna de su protone est complessa, ca sunt determinados dae su cuncàmbiu de quarks e gluons, e s'interatzione cun diferentes cundensados a bòidu. Sa rete cuàntica oferit una manera de carculare sa massa de su protone diretamente de sa teoria de sa pretzisione, in printzìpiu. Sos càrculos prus reghentes afirmant chi sa massa si determinat cun una pretzisione de 4%, sena duda una pretzisione de 1%.[7][8] Custas afirmatziones sunt ogetu de briga, ca sos càrculos galu non si podent fàghere cun sos quarks comente sa lughe comente lu sunt in su mundu reale. Custu signìficat chi sas preditziones s'agatant in unu protzessu de estrapolatzione, chi nche podet introdùere faddinas sistemàticas. Est difìtzile ischire si custas faddinas si controllant in manera giusta, ca sas cantidades chi si cumparant cun sos esperimentos sunt sas massas de sos hadrones, chi si connoschent dae in antis.[9]

Custos càrculos de massas reghentes si realizant pro superordinadores, e comente at signaladu Boffi e Pasquini: "galu fartat una descritzione a sa minuda de s'istrutura de su nucleó, ca [...] su cumportamentu rechedet unu tratamentu non pertorbativu e/o numèricu...".[10]

Raju de càrriga[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

Su balore atzetadu a livellu internatzionale dae su raju de càrriga de sos protones est 0,8768 fm (bidais òrdines de magnitùdine pro cunfrontu cun àteras medidas). Custu balore si fundat supra mesuras relatadas cun unu protone e un'eletrone.

Su 5 de trìulas 2010, un'iscuadra internatzionale de ricercadores est istadu capatzu de fàghere mesuras in unu protone e una càrriga negativa de muones. Appustis de una larga e atenta anàlisi de sas mesuras, s'iscuadra est arribada a sa congruida chi sa raighina cuadrada mesa de su raju de càrriga de unu protone est 0,84184(67) fm, chi diferèntziat in 5,0 deviatziones istandard de sa CODATA, balore de 0.8768(69) fm".[11]

S'iscuadra de chirca internatzionale chi at otentu custu resurtadu in su Paul-Scherrer-Istitutu (PSI), a Villiger (Isvìtzera), includet iscientziados de s'Istitutu Max Planck de Òtica Cuàntica (MPQ) de Garching, sa Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) de Mònacu e s'Istitutu für Strahlwerkzeuge (IFWS) de s'Universidade de Stuttgart (ambas de Germània), e s'Universidade de Coimbra, Portugallu.[12][13]

Intentant ispiegare s'iscuncordàntzia intre sos càrculos e sos esperimentos. In casu de no osservare faddinas, si torrat a esaminare sos resurtados de sos duos anteriores esperimentos de arta pretzisione de sas medidas e càrculos complicados. Si non s'agatant faddinas, diat pòdere èssere netzessàriu torrare a esaminare su mundu de sa teoria fundamentale prus pretzisa e fàghere mègius preditziones: s'electrodinàmica cuàntica.[14]

Protones in sa chìmica[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

Nùmeru atòmicu[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

In chìmica, su nùmeru de protones in su nùcleu de un'àtomu si connoschet comente su nùmeru atòmicu (Z), chi determinat s'elementu chìmicu a su cale apartenet s'àtomu. Pro esempru, su nùmeru atòmicu de su clor est 17, cosa chi signìficat chi cada àtomu de clor tenet 17 protones e chi totu sos àtomos cun 17 protones sunt àtomos de clor. Sas propiedades chìmicas de cada àtomu si determinat dae su nùmeru de eletrones, chi pro sos àtomos neutros est eguale a sa cantidade de protones ca sa càrriga totale nd'est zero. Pro esempru, un'àtomu de clor neutru tenet 17 protones e 17 eletrones, mentras unu ione de cloro Cl- tenet 17 protones e 18 eletrones, pro custu risultadu una càrriga totale de -1.

Totu sos àtomos de un'elementu dadu non sunt in manera netzessària idènticos, dae chi su nùmeru de neutrones podet variare pro formare sos diferentes isòtopos, e sos livellos de energia podent variare in sa formatzione de diferentes isòmeros nucleares.

Ione idrògenu[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

In chìmica, su tèrmine protone si referit a su catione de idrògenu, H+. Bidu chi su nùmeru atòmicu de s'idrògenu est 1, un'ione de idrògenu non tenet eletrones e currispondet a unu nùcleu a nudu, chi cunsistet de unu solu protone. In custu cuntestu, un'emitente de protones est un'àtzidu, mentras chi unu retzidore de protones est una base. Su matessi protone est unas 1.800 bias prus minore de un'àtomu de idrògenu e duncas, est a manera estrema reativu. Su protone lìberu tenet una vida curtza meda in sos sistemas chìmicos, ca reagit a lestru cun calesi siat molècula disponìbile. In una solutzione de abba chi costituit su ione hidroniu (H3O+), in chi su protone est unidu dae manera covalente a una molècula de abba. In custu casu, si narat chi s'hidroniu est idratadu, ma puru podent esìstere ispètzies de idratatzione superiora, pro narrere [H5O2]+ e [H9O4]+.[15]

Sos isòtopos de s'idrògenu sunt sos ùnicos chi retzint unu nùmene ispetzìficu. Sos iones produidos dae s'eliminatzione de sos eletrones de un'àtomu de deuterio si connoschet comente unu deuterone. Sos iones de càrriga negativa H- si connoschent comente ione hidruro. D- si connoschet comente ione deuteri. Su tritiu s'utilizat pro s'etichetadura isotòpica de sos cumpostos orgànicos. Sos iones de tritiu sunt pagu istudados in chìmica.

Protones pro risonàntzia magnètica nucleare (RMN)[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

In chìmica, su tèrmine RMN de su protone si referit a sa pompiadura de idrògenu-1 in sos nùcleos (pro sa majoria orgànicos) de sas molèculas pro sa risonàntzia magnètica nucleare. Custu mètodu utilizat s'u spin de su protone, chi tenet su balore de 1/2. Su nùmene si referit a s'esame de sos protones chi si produint in su proti (idrògenu -1 àtomu) in sos cumpostos, e no ìmplicat chi sos protones lìberos esistant in su cumpostu in istùdiu.

Espositzione a sos protones[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

Sos esperimentos in sa superfìtzie lunare de su Programma Apollo at determinadu chi prus de su 95% de sas partigheddas in su bentu solare sunt sos eletrones e protones, in tzifras belle eguales.[16]

Sigomente s'ispetròmetru de bentu solare faghet mesuras continas, s'at pòdidu medire comente su campu magnèticu de sa Terra demada s'arribu de sas partigheddas de bentu solare. Pro a curtzu de sos tres duos de cada òrbita, sa Luna s'agatat foras su campu magnèticu de sa Terra. In custos momentos, sa densidade de protones tìpica est de 10 a 20 protones/cm3, cun sa majoria de sos protones cun lestresas de intre 400 e 650 km/s. Durende guasi chimbe dies de cada mese, sa Luna s'agatat intro de sa coa geomagnètica de sa Terra, e in generale non si podent sebestare sas partigheddas de su bentu solare. Pro su restu de cada òrbita lunare, sa Luna s'agatat in una regione de transitzione connota comente a imbòligu magnèticu, in su chi su campu magnèticu de sa Terra tocat su bentu solare, ma no l'escluet de su totu. In custa regione, su flussu de partigheddas est minimada, cun lestresas tìpicas de protones de 250 a 450 km/s. Durante sa note lunare, s'espectròmetre si bidet amparadu dae su bentu solare pro sa matessi Luna e nemmancu si podent medire sas partigheddas de bentu solare.

Sa chirca s'at fatu pro ischire sos efetos de sa tassa de dose de protones in sa salude umana, comente normalmente s'agatant in sos biàgios ispatziales.[17][18]

Prus in s'ispetzìficu, b'at isperas pro identificare cales cromosomas si guastant e pro definire comente si disvilupat su cancru pro s'espositzione de protones. Unu àteru istùdiu analizat sa determinatzione de sos "efetos de s'espositzione a s'irradiatzione de protones in sos puntos finales neuroquímics e de cumportamentu, includende·nche dopaminas funtzionales, sas amfetaminas e s'imparu ispatziale e sa memòria, medida dae su labirintu de Morris". Sa càrriga elètrica chi retzit unu naviu ispatziale a causa de su bombardamentu interplanetàriu de protones puru s'at propostu pro s'istùdiu suo.[19] B'at medas prus istùdios chi si referint a sos biàgios ispatziales, includende·nche sos rajos còsmicos galàticos e sos possìbiles efetos suos in sa salude, e protones solares in casu de espositzione.

Sos esperimentos de sos biàgios ispatziales ant dimustradu sa gravidade de sos dannos moleculares induidos dae iones pesados in sos microorganismos, inclùdidos s'artemia e sas cistes.[20]

Antiprotones[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

Sa simmetria-CPT ponet fortes impedimentos a sas propiedades relativas de sas partigheddas e antipartigheddas e, duncas, est aberta a proas rigorosas. Pro esempru, sas càrrigas de sos protones e antiprotones depent summare zero pròpiu. Custa egualidade est istada proada in 1 a 108. S'egualidade de sas massas puru s'at proadu in 1 a 108. Mediante su serramentu de antiprotones in nd'una trampa penning, s'egualidade de sa càrriga a massa de su protone e s'antiprotone s'at proadu in 1 de 6x109.[21] Su momentu magnèticu de s'antiprotone s'at medidu cun una faddina de 8×10-3 in magnetrons Bohr, e s'at averiguadu èssere eguale e contrària a sa de su protone.

Bidide puru[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

  • Disintegratzione de su protone.
  • Cadena protone-protone.
  • Modellu de quarks.
  • Idrògenu.
  • Protonòfor.

Riferimentos[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]

  1. R.H. Petrucci, W.S. Harwood, and F.G. Herring. General Chemistry. 8a ed.. Pearson- Prentice Hall, Madrid, 2002, p. 41. ISBN 8483220431. 
  2. R.K. Adair. The Great Design: Particles, Fields, and Creation. Oxford University Press, 1989, p. 214. 
  3. W.N. Cottingham, D.A. Greenwood. An Introduction to Nuclear Physics. Cambridge University Press, 1986, p. 19. 
  4. J.-L. Basdevant, J. Rich, M. Spiro. Fundamentals in Nuclear Physics. Springer, 2005, p. 155. ISBN 0-387-01672-4. 
  5. H. Nishino et al. (Kamiokande collaboration) «Search for Proton Decay via :p → e+ + π0 and :p → μ + π0 in a Large Water Cherenkov Detector». Physical Review Letters, 102, 2009, pàg. 141801. Bibcode: 2009PhRvL.102n1801N. DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.141801.
  6. S.N. Ahmed et al. (SNO Collaboration) «Constraints on nucleon decay via invisible modes from the Sudbury Neutrino Observatory». Physical Review Letters, 92, 2004, pàg. 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode: 2004PhRvL..92j2004A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID: 15089201.
  7. Error en el títol o la url.«».
  8. S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison, C. Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S. Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K. Szabo, and G. Vulvert «Ab Initio Determination of Light Hadron Masses». Science, 322, 5905, 21-11-2008, pàg. 1224. Bibcode: 2008Sci...322.1224D. DOI: 10.1126/science.1163233. PMID: 19023076.
  9. C. F. Perdrisat, V. Punjabi, M. Vanderhaeghen «Nucleon Electromagnetic Form Factors». Prog Part Nucl Phys, 59, 2007, pàg. 694–764. arXiv: hep-ph/0612014. Bibcode: 2007PrPNP..59..694P. DOI: 10.1016/j.ppnp.2007.05.001.
  10. Sigfrido Boffi & Barbara Pasquini «Generalized parton distributions and the structure of the nucleon». Riv Nuovo Cim, 30, 2007. arXiv: 0711.2625. Bibcode: 2007NCimR..30..387B. DOI: 10.1393/ncr/i2007-10025-7.
  11. Randolf Pohl, Aldo Antognini, François Nez, Fernando D. Amaro, François Biraben, João M. R. Cardoso, Daniel S. Covita, Andreas Dax, Satish Dhawan, Luis M. P. Fernandes, Adolf Giesen, Thomas Graf, Theodor W. Hänsch, Paul Indelicato, Lucile Julien, Cheng-Yang Kao, Paul Knowles, Eric-Olivier Le Bigot, Yi-Wei Liu, José A. M. Lopes, Livia Ludhova, Cristina M. B. Monteiro, Françoise Mulhauser, Tobias Nebel, Paul Rabinowitz, et al. «The size of the proton». Nature, 466, 7303, 08-07-2010, pàg. 213–216. Bibcode: 2010Natur.466..213P. DOI: 10.1038/nature09250. PMID: 20613837 [Consulta: 9 juliol 2010].
  12. New proton measurements may throw physics a curve
  13. «The Proton Just Got Smaller». Photonics.Com, 12-07-2010 [Consulta: 7 setembre 2011].
  14. Researchers Observes Unexpectedly Small Proton Radius in a Precision Experiment
  15. Headrick, J.M.; Diken, E.G.; Walters, R. S.; Hammer, N. I.; Christie, R.A.; Cui, J.; Myshakin, E.M.; Duncan, M.A.; Johnson, M.A.; Jordan, K.D. «Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in Water Clusters». Science, 308, 5729, 2005, pàg. 1765–69. Bibcode: 2005Sci...308.1765H. DOI: 10.1126/science.1113094. PMID: 15961665.
  16. «Apollo 11 Mission». Lunar and Planetary Institute, 2009. [Consulta: 12 juny 2009].
  17. «Space Travel and Cancer Linked? Stony Brook Researcher Secures NASA Grant to Study Effects of Space Radiation». Brookhaven National Laboratory, 12-12-2007. [Consulta: 12 juny 2009].
  18. B. Shukitt-Hale, A. Szprengiel, J. Pluhar, B.M. Rabin, and J.A. Joseph. «The effects of proton exposure on neurochemistry and behavior». Elsevier/COSPAR. [Consulta: 12 juny 2009].
  19. N.W. Green and A.R. Frederickson. «A Study of Spacecraft Charging due to Exposure to Interplanetary Protons». Jet Propulsion Laboratory. [Consulta: 12 juny 2009].
  20. H. Planel. Space and life: an introduction to space biology and medicine. CRC Press, 2004, p. 135–138. ISBN 0415317592. 
  21. G. Gabrielse «Antiproton mass measurements». International Journal of Mass Spectrometry, 251, 2–3, 2006, pàg. 273–280. Bibcode: 2006IJMSp.251..273G. DOI: 10.1016/j.ijms.2006.02.013.

Ligàmenes esternos[modìfica | modìfica su còdighe de orìgine]