Molekülstruktur.
Atome, Elektronen, Neutronen und Protonen

Proton

Proton

Definition von Proton

Ein Proton ist ein subatomares Teilchen mit positiver elektrischer Ladung, das sich innerhalb des Atomkerns von Atomen befindet. Die Anzahl der Protonen im Atomkern bestimmt die Ordnungszahl eines Elements, wie im Periodensystem der Elemente angegeben.

Das Proton besitzt Ladung +1 (oder alternativ 1,602 x 10 -19  Coulomb), genau das Gegenteil von der Last der Elektronen -1 enthält. In der Masse gibt es jedoch keine Konkurrenz - die Masse des Protons ist etwa 1836-mal größer als die eines Elektrons.

Das Proton wird als Baryon klassifiziert und besteht aus drei Quarks (uud). Das entsprechende Antiteilchen, das Antiproton, hat die gleichen Eigenschaften wie das Proton, jedoch mit negativer elektrischer Ladung.

Eigenschaften von Protonen

Protonen bestehen aus drei 1/2-Spinquarks. Protonen werden als Baryonen klassifiziert, die eine Unterart von Hadronen sind. Die zwei Quarks oberhalb und ein Quark unterhalb der Protonen werden durch starke Kernwechselwirkung zusammengehalten. Das Proton hat eine positive Ladungsverteilung und zerfällt exponentiell.

Protonen und Neutronen sind Nukleonen. Beide sind durch eine starke Kernkraft im Kern vereint. Das häufigste Isotop von Wasserstoff ist ein Atomkern mit einem Proton. Die Kerne schwerer Wasserstoffisotope (Deuterium und Tritium) enthalten ein Proton und ein oder zwei Neutronen. Diese beiden Wasserstoffisotope werden als Kernbrennstoff in Kernfusionsreaktionen eingesetzt. Alle anderen Arten von Atomen bestehen aus zwei oder mehr Protonen und einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen.

Die Ordnungszahl eines Atoms ist die Anzahl der Protonen in seinem Kern. Die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms bestimmt seine chemischen Eigenschaften. Aus diesem Grund werden die chemischen Elemente durch die Anzahl der Protonen in einem Kern (Z), dh die Ordnungszahl, dargestellt. Um die Isotope eines Elements zu bestimmen, verwenden wir auch die Anzahl der Neutronen (N), indem wir alle Nukleonen addieren. Diese Zahl wird als Massenzahl (A) bezeichnet.

Gemäß dem Fluss der Protonenteilchenphysikexperimente ist das Proton ein stabiles Teilchen, was bedeutet, dass es nicht in andere Teilchen zerfällt und daher innerhalb der experimentellen Grenzen seine Lebensdauer unendlich ist. Dieser Punkt wird in der Erhaltung der Anzahl der Baryonen in den Prozessen zwischen Elementarteilchen zusammengefasst. Tatsächlich ist das leichteste Baryon genau das Proton, und wenn die Baryonenzahl gespeichert werden soll, kann es nicht in andere leichtere Teilchen zerfallen.

Zerfall von Protonen

Protonen sind aus Sicht des Standardmodells der Teilchenphysik stabil. Die Gesetze der Physik erlauben es nicht, dass ein Proton aufgrund der Erhaltung der Anzahl der Baryonen spontan zerfällt. Vor kurzem wurde jedoch vorgeschlagen, dass das Vorherrschen von Materie über Antimaterie im Universum zu einem sehr geringen Ungleichgewicht im Anteil von Materie / Antimaterie führt, der sehr früh bei seiner Entstehung auftrat. Nachdem der Großteil der Materie und die Antimaterie zerstört waren, war die Materie alles, was von der Baryonischen Materie in unserem gegenwärtigen Universum übrig geblieben war.

Dies bedeutet, dass im Wesentlichen das Gesetz der Erhaltung der Anzahl von Baryonen nicht bricht, sondern der Zerfall von Protonen der unvermeidliche Mechanismus war, um die Anzahl der Baryonen in den Gleichgewichtszustand zu bringen, in dem Sinne, dass sie das ursprüngliche Ungleichgewicht im Universum für alle korrigierten die aktuelle Angelegenheit. in unserem Universum

Das Proton ist von sich aus stabil. Bei einigen seltenen Arten des radioaktiven Zerfalls emittieren sie freie Protonen und das Ergebnis des Zerfalls freier Neutronen bei anderen Zerfällen. Als freies Proton hat es die Fähigkeit, ein Elektron aufzunehmen und zu neutralem Wasserstoff zu werden, der chemisch sehr leicht reagieren kann. Es kann freie Protonen in Plasmen, kosmischen Strahlen oder im Sonnenwind geben.

Geschichte der Protonen

Ernest Rutherford, Entdecker des Protons.1886 entdeckte Eugen Goldstein anodische Strahlung und zeigte, dass es sich um positiv geladene Teilchen (Ionen) aus Gasen handelt. Durch Variation der Gase in den Rohren beobachtete Goldstein, dass diese Teilchen unterschiedliche Werte von Ladung zu Masse hatten. Aus diesem Grund konnte die positive Ladung eines Partikels im Gegensatz zu den von Joseph John Thomson entdeckten negativen Ladungen von Elektronen nicht identifiziert werden.

Nach der Entdeckung des Atomkerns durch Ernest Rutherford im Jahr 1911 schlug Antonius Van den Broek vor, dass der Ort jedes Elements des Periodensystems (seine Ordnungszahl) seiner Kernladung entspricht. Diese Theorie wurde von Henry Moseley im Jahre 1913 unter Verwendung von Röntgenspektren experimentell bestätigt.

Im Jahr 1917 zeigte Rutherford, dass der Wasserstoffkern in anderen Kernen vorkommt, ein allgemeines Ergebnis, das als Entdeckung des Protons bezeichnet wird. Rutherford erkannte, dass seine Szintillationsdetektoren durch das Beschießen von Alphateilchen in reinem Stickstoffgas Anzeichen von Wasserstoffkernen zeigten. Rutherford stellte fest, dass Wasserstoff nur aus Stickstoff stammen kann und daher Wasserstoffkerne enthalten muss. Ein Wasserstoffkern zerfiel durch den Aufprall des Alphateilchens und bildete dabei ein Sauerstoffatom -17. Der Wasserstoffkern ist daher in anderen Kernen als Elementarteilchen vorhanden, was Rutherford das Proton genannt hat, nach dem singulären Neutrum des griechischen Wortes, das 'first' bedeutet, πρῶτον.

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Geändert am: 19. März 2019

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