質子

質子

質子

分類

合成粒子

（質子亦屬於 核子 ）

歷史

符號：

p

發現時間：

1918 年

發現者：

歐內斯特 · 盧瑟福

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 10 35 年，可視為穏定

質子 是一種帶 1.6 × 10 -19 庫侖 (C) 正電荷 的 亞原子粒子 ，直徑約 1.6 to 1.7 × 10 − 15 m [1] ， 質量 是 938 百萬 電子伏特 /c ² (MeV/c ² ) ，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 1 H 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。

穩態

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 氫離子 絕大多數都是水合質子。質子在化學和生物化學中起非常大的作用。根據 酸鹼質子理論 ，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：

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。

歷史

歐內斯特·盧瑟福 被公認為質子的發現人。 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 轟擊 氮 氣時他的閃光探測器紀錄到 氫 核的跡象。盧瑟福認識到這些氫核唯一可能的來源是氮原子，因此氮原子必須含有氫核。他因此建議 原子序數 為 1 的氫原子核是一個 基本粒子 。在此之前 尤金·戈爾德斯坦 （ Eugene Goldstein ）就已經注意到 陽極射線 是由正離子組成的。但他沒有能夠分析這些離子的成分。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。

應用

在 核物理 中質子常被用來在 加速器 中加速到近 光速 後用來與其它粒子碰撞。這樣的試驗為研究 原子核 結構提供了極其重要的數據。慢速的質子也可能被原子核吸收用來製造 人造同位素 或人造 元素 。

核磁共振 技術使用質子的 自旋 來測試分子的結構。

反質子

質子的 反粒子 是 反質子 ，反質子是 1955 年 埃米利奧·塞格雷 （ Emilio Gino Segrè ）和 歐文·張伯倫 （ Owen Chamberlain ）發現的，兩人為此獲得了 1959 年 的 諾貝爾物理學獎 。

---