Proton

Proton je společně s neutronem a elektronem základní stavební částicí veškeré známé hmoty, neboť je součástí jader všech atomů běžné látky (tedy s výjimkou pouze některých exotických atomů, zpravidla krátkodobě existujících pouze v extrémních podmínkách čí experimentech, které je napodobují). Protony a neutrony se proto označují společným názvem nukleony.

Model atomu a molekuly vodíku

Jádro nejběžnějšího izotopu vodíku je jediný proton. Ostatní atomární jádra se skládají z protonů a neutronů přitahovaných k sobě zbytkovou silnou jadernou interakcí (hlavní, řádově silnější silná interakce působí mezi stavebními kvarky protonu či neutronu). Protonové číslo určuje chemické vlastnosti atomu jako chemického prvku, protože se mu rovná počet elektronů v obalu neutrálního atomu.

Proton je podle současných poznatků částicí stabilní. Podle některých teorií se však může rozpadat s poločasem rozpadu přes 10³¹ roků. Rozpad protonu nebyl dosud pozorován, stále se prodlužující experimentálně zjištěná minimální hodnota střední doby života protonu (τ > 10³¹ roků obecně,[2] pro jednotlivé modely a kanály rozpadu až v řádu 10³⁴)[7][8] již vyloučila mnohé z nejjednodušších variant teorie velkého sjednocení, zejména pokud se jedná o varianty bez předpokladu supersymetrie. Horní hranice střední doby života, pokud je proton skutečně nestabilní, může být podle teorií až v řádu 10³⁹ roků.[9] Pro detekci rozpadu s podobným poločasem jsou současná experimentální zařízení vzhledem k počtu pozorovaných částic a době jejich sledování nedostatečná.

Proton řadíme mezi baryony, konkrétně baryony N v základním stavu, tedy do nukleonů (spolu s neutronem). Tomu odpovídá i spin ${\displaystyle {\frac {1}{2}}}$ (proton je tedy fermion) a izospin ${\displaystyle {\frac {1}{2}}}$ (s neutronem tvoří izospinový dublet). Jedná se (jako u každého baryonu N) o částici složenou, a to ze dvou kvarků u a jednoho kvarku d vázaných silnou interakcí, zprostředkovanou gluony. To je také důvodem experimentálně zjištěné fluktuace jeho tvaru (resp. účinného průřezu).[10] Měření ukazují, že kvarky i gluony přispívají k celkovému spinu protonu přibližně po 25% a chybějící příspěvek se nazývá krizí protonového spinu.[11]

Proton objevil Ernest Rutherford v r. 1919. Pozoroval, že částice alfa vystřelované do plynného dusíku, se v jeho scintilačním detektoru jeví stejně jako jádra vodíku. Rutherford určil, že zdrojem jader vodíku musí být dusík, a proto musí obsahovat jádra vodíku. Myslel si, že jádra vodíku, o nichž věděl, že mají atomové číslo 1, jsou elementární částice. Proto je pojmenoval proton, dle řeckého protos, první.

Protony mají vlastnost spin, která byla objevena při nukleární magnetické resonanční spektroskopii. Při NMR se magnetické pole užívá k detekci stínění okolo protonů v jádře látky, které způsobuje okolní mrak elektronů. Vědci z něj mohou získat informace o uspořádání molekulární struktury látky.

• Nukleon
• Baryon
• Elektron
• Neutron

• Obrázky, zvuky či videa k tématu proton na Wikimedia Commons
• Galerie proton na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo proton ve Wikislovníku