პროტონი

პროტონი (ძვ. ბერძნ. πρῶτος [prōtos] — „პირველი“; აღმნიშვნელი სიმბოლო — $p$) — სამიდან ერთი (ნეიტრონთან და ელექტრონთან ერთად) სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკი, რომლისაგანაც შედგება ნებისიერი ნივთიერება და წარმოადგენს წყალბადის ატომის ბირთვს. პროტონი შედგება სამი ფუნდამენტური ნაწილაკისგან, კვარკისგან.

პროტონი $(p,p^{+})$
პროტონის სტრუქტურა
ოჯახი	ფერმიონი
ჯგუფი	ჰადრონი, ბარიონი, N-ბარიონი, ნუკლონი
მონაწილეობს ურთიერთქმედებაში	ძლიერი, სუსტი, ელექტრომაგნიტური და გრავიტაციული
ანტინაწილაკი	ანტიპროტონი $({\bar {p}})$
მასა	938.27208816(29) მევ 1.67262192369(51)⋅10−27 კგ 1.007276466621(53) მ.ა.ე.
სიცოცხლის ხანგრძლივობა	∞ (არაუმეტეს 2.9⋅1029 წ.)
აღმოჩენილია	ერნესტ რეზერფორდი (1919)
სახელი მომდინარეობს	ძვ. ბერძნ. πρῶτος [prōtos] — „პირველი“
კვანტური რიცხვი
ელექტრული მუხტი	+1e +1.6021766208(98)⋅10−19 კ.
ბარიონული მუხტი	+1
სპინი	½ ħ
მაგნიტური მომენტი	2.79284734463(82) ბირთვული მაგნეტონი ან 1.41060679736(60)⋅10−26 ჯ/ტ
შინაგანი ჯერადობა	1
იზოტოპური სპინი	½
სხვა მონაცემები
კვანტური შემადგენლობა	$uud$
დაშლის სქემა	არა
პროტონი ვიკისაწყობში

ფიზიკაში პროტონი აღინიშნება სომბოლოთი — $p$, ქიმიაში — ${\ce {H+}}$, ასტროფიზიკაში — $HII$. პროტონის ანტინაწილაკი — ანტიპროტონი (${\bar {p}}$).

პროტონის მასა შეადგენს $m_{p}=(1.6726485\pm 0.000006)\cdot 10^{-27}$ კგ ან $938.27$ მევ, რაც დაახლოებით 1836-ჯერ მეტია ელექტრონის მასაზე. პროტონის სპინი უდრის ½ (პლანკის $\hbar$ მუდმივას ერთეულებით), ანუ ის წარმოადგენს ფერმიონს; პროტონი, როგორც მთელნახევარი სპინის მქონე ნაწილაკი, ფერმიონია და ემორჩილება ფერმი-დირაკის სტატისტიკას. პროტონის მაგნიტური მომენტი $\mu _{p}=(2.7928456\pm 0.0000011)\mu _{0}$, სადაც $\mu _{0}$ ბირთვული მაგნეტონია. ნეიტრონებთან ერთად პროტონები შედის ყველა ქიმიურ ელემენტის ატომთა ბირთვების შედგენილობაში. პროტონების რიცხვი ბირთვში უდრის მოცემული ელემენტის ატომურ ნომერს და განსაზღვრავს ელემენტის ადგილს მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში. თავისუფალი პროტონები კოსმოსური სხივების პირველადი კომპონენტის ძირითადი ნაწილია.

ელემენტარულ ნაწილაკთა კლასიფიკაციით პროტონი წარმოადგენს ჰადრონს. მას აქვს უნარი იმოქმედოს ოთხივე ფუნდამენტალურ ურთიერთქმედებასთან — ძლერ, ელექტრომაგნიტურ, სუსტ და გრავიტაციულთან. მისი ელექტრონული მუხტის სიდიდე უტოლდება ელექტრონის მუხტის სიდიდის მოდულს: $e=(1.6021892\pm 0.0000046)\cdot 10^{-19}$ კ.

ელექტრონისაგან განსხვავებით პროტონი არ წარმოადგენს წერტილოვან ნაწილაკს, არამედ აქვს შინაგანი სტრუქტურა და ზღვრული ზომები. ფუნდამენტალური ნაწილაკები, რომლებისგანაც შედგება პროტონი არის კვარკები და გლუონები. პროტონის ზომა პირობითია და ის დაახლოებით უდრის $1$ ფმ; ელექტრული რადიუსი — $0.841$ ფმ.

პროტონი სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკია. მრავალჯერადი ექსპერიმენტებით არც ერთხელ არ გამოვლენილა მისი დაშლის პრეცენდენტი, რასაც ხსნიან პროტონის მიერ ბარიონული რიცხვის შენარჩუნებით ($B=+1$).

აღმოჩენის ისტორია

ერნესტ რეზერფორდი

წარმოდგენა პროტონის შესახებ შეიქმნა 1910-იან წლებში, როდესაც წარმოიშვა ჰიპოთეზა იმის შესახებ, რომ ელემენტის ბირთვი შედგება წყალბადის ატომის ბირთვისაგან. 1919-1920 წლებში ე. რეზერფორდი ექსპერიმენტულად დააკვირდა $\alpha$-ნაწილაკებით დაბომბვისას სხვადასხვა ელემენტის ბირთვებიდან წყალბადის ბირთვების ამოგლეჯას. მანვე შემოიღო ტერმინი „პროტონი“. იმასთან დაკავშირებული სიძნელე, რომ ელემენტების ატომური ნომერი ნაკლებია მათ მასურ რიცხვებზე, საბოლოოდ დაძლეულ იქნა 1932 წელს ნეიტრონის აღმოჩენით. პროტონი ძლიერად ურთიერთქმედი ნაწილაკია (ჰადრონია). მიეკუთვნება „მძიმე“ ჰადრონებს — ბარიონებს. პროტონის ბარიონული მუხტი $B=+1$. პროტონი მონაწილეობს აგრეთვე ელექტრომაგნიტურ, სუსტსა და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებაში. პროტონის თვისებების ახსნა გაძნელებულია იმით, რომ არ არსებობს ისეთი თეორია, რომელიც ძლიერ ურთიერთქმედებას დამაკმაყოფილებლად ხსნიდეს. წარმოდგენები პროტონის თავისებრიობაზე ემყარება იმ დაშვებას, რომ იგი გარემოცულია ვირტუალური ნაწილაკების „ღრუბლით“ (ამ ნაწილაკებს პროტონი თვით ასხივებს და შთანთქავს განუწყვეტლივ). პროტონის ძლიერი ურთიერთქმედება სხვა ნაწილაკებთან განიხილება, როგორც ვირტუალური ჰადრონების გაცვლის პროცესი.

პროტონზე დიდი ენერგიის ელექტრონების არადრეკადი გაბნევის თავისებურებანი მიუთითებენ, რომ პროტონს უნდა ჰქონდეს შინაგანი სტრუქტურა და შედგებოდეს წერტილის მსგავსი გამბნევი ცენტრებისაგან (ე. წ. პარტონებისაგან).

პროტონების სტაბილურობა, ელექტრული მუხტი და მიღების ხერხის სიმარტივე (წყალბადის დაიონება) განაპირობებს მათ ფართო გამოყენებას მეცნიერებისა და ტექნიკის სხვადასხვა დარგში.

იხილეთ აგრეთვე

• ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა
• ნეიტრონი
• ელექტრონი

ლიტერატურა

• ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 8, თბ., 1984. — გვ. 212.

რესურსები ინტერნეტში

• Particle Data Group
• Large Hadron Collider