質子

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質子

分類
复合粒子費米子重子質子（質子亦屬於核子）
歷史
符號：	p
發現時間：	1918年
發現者：	欧内斯特·卢瑟福
基本性質
質量：	938 MeV
電荷：	+1
自旋：	1/2
受作用力：	引力、電磁力、弱核力、強核力
半衰期：	最短為 10³⁵ 年，可視為穏定

質子是一種帶 1.6 × 10^-19 庫侖(C)正电荷的亚原子粒子，直徑約 1.6 to 1.7×10⁻¹⁵ m ^[1]，質量是938百萬電子伏特/c²(MeV/c²)，即1.6726231 × 10^-27 kg，大約是電子質量的1836.5倍。質子屬於重子類，由兩個上夸克和一個下夸克通過膠子在強相互作用下構成。

原子核中質子數目決定其化學性質和它屬於何種化學元素。氫原子最常見的同位素¹H的原子核由一個質子構成。其它原子的原子核則由質子和中子在強相互作用下構成。

[编辑] 穩態

主条目：質子衰變

至今為止質子被認為是一種穩定的、不衰變的粒子。但也有理論認為質子可能衰變，只不過其壽命非常長。到今天為止物理學家沒有能夠獲得任何可能理解為質子衰變的實驗數據。

水中的氢离子绝大多数都是水合質子。質子在化學和生物化學中起非常大的作用。根据酸碱质子理论，可以在水溶液中提供質子的物質一般被稱為酸，可以在水溶液中吸收質子的物質一般被稱為鹼。

然而，質子是通過中子的過程中電子捕獲。這一過程不會自發發生，但只有當能源供應。其計算公式：

$\mathrm{p}^+ + \mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{n} + {\nu}_e \,$

於此

p 是一個質子，

e 是一個電子，

n 是一個中子，而且

ν e

是一個電子中微子

這個過程是可逆的：中子可轉換回質子通過β-衰變，共同形成放射性衰變。事實上，在一個自由中子衰變這樣一個平均壽命約15分鐘。

[编辑] 历史

欧内斯特·卢瑟福被公认为质子的发现人。1918年他任卡文迪許實驗室主任時，用α粒子轟擊氮原子核，注意到在使用α粒子轰击氮气时他的闪光探测器纪录到氢核的迹象。卢瑟福认识到这些氢核唯一可能的来源是氮原子，因此氮原子必须含有氢核。他因此建议原子序数为1的氢原子核是一个基本粒子。在此之前尤金·戈尔德斯坦（Eugene Goldstein）就已经注意到阳极射线是由正离子组成的。但他没有能够分析这些离子的成分。盧瑟福發現質子以後，又預言了不帶電的中子存在。

今時今日，以粒子物理學的標準模型理論為基礎而論，因為質子是複合粒子，所以不再被編入基本粒子的家族中。

[编辑] 应用

在核物理中质子常被用来在加速器中加速到近光速后用来与其它粒子碰撞。这样的试验为研究原子核结构提供了极其重要的数据。慢速的质子也可能被原子核吸收用来制造人造同位素或人造元素。

核磁共振技术使用质子的自旋来测试分子的结构。

[编辑] 反质子

质子的反粒子是反质子，反质子是1955年埃米利奥·塞格雷（Emilio Gino Segrè）和欧文·张伯伦（Owen Chamberlain）发现的，两人为此获得了1959年的诺贝尔物理学奖。

[编辑] 注釋

^ Weisstein, Eric（1996-2007）．Proton -- from Eric Weisstein's World of Physics．Wolfram Research, Inc.．於2007年1月16日查閱．

[编辑] 參見

[编辑] 外部連結

[_note-0] Weisstein, Eric（1996-2007）．Proton -- from Eric Weisstein's World of Physics．Wolfram Research, Inc.．於2007年1月16日查閱．

[1]

質子