Los protones
El protón es un componente del núcleo de los átomos y está formado por dos quarks up y un quark down.Los quarks up tienen carga eléctrica +2/3. El quark down tiene carga eléctrica -1/3.
De ahí que los protones tengan carga eléctrica +1. ( 1,602 × 10–19 Coulomb).
Cada protón consta de un racimo de estos tres quarks enlazados por gluones (partículas en las que reside la interacción nuclear fuerte).
La masa de un protón es de 1,672 × 10–27Kg, unas 1.836 veces la masa de un electrón.
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Protón formado por 3 quarks |
El número de protones en el núcleo de un átomo, determina de qué elemento químico se trata y las propiedades químicas del mismo.
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Los protones y los neutrones, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.
El protón posee una carga eléctrica elemental positiva de 1,602 × 10–19 Culombios.
Al ser la carga eléctrica del protón opuesta e igual en valor absoluto a la carga del electrón, la fuerza electromagnética hace que los electrones permanezcan unidos al núcleo del átomo. |
La masa del protón es de 1,6726 × 10–27Kg, unas 1.836 veces la masa de un electrón.
Los protones de un núcleo permanecen unidos entre sí, a pesar de tener cargas eléctricas de igual signo, pues se encuentran unidos por la fuerza nuclear fuerte.
El equivalente en antimateria del protón es el antiprotón, el cual tiene la misma magnitud de carga eléctrica que el protón, pero de signo contrario
Experimentalmente, se observa el protón es estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1.035 años.
El núcleo de hidrógeno, el átomo estable más simple posible, tiene un único protón.
El átomo de oxígeno tiene 8 protones y 8 neutrones.
2 átomos de hidrógeno adheridos a 1 átomo de oxígeno, hacen una molécula de agua: H2O |
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En el año de 1918, Ernest Rutherford encontró que cuando se disparan partículas alfa contra un gas de nitrógeno, sus detectores de centelleo mostraban los signos de núcleos de hidrógeno. Rutherford determinó que el único sitio del cual podían provenir estos núcleos era del nitrógeno y que por tanto el nitrógeno debía contener núcleos de hidrógeno.
Por estas razones, sugirió que el núcleo de hidrógeno, de número atómico 1, debía ser una partícula fundamental.
Después del descubrimiento del electrón por J.J. Thomson, Goldstein sugirió que puesto que el átomo era eléctricamente neutro, debía contener partículas cargadas positivamente.
La masa de un átomo está concentrada casi exclusivamente en su núcleo. El protón tiene un momento angular intrínseco, o espín, y por tanto un momento magnético. Por otra parte, el protón cumple el principio de exclusión de Pauli. El número atómico de un elemento indica el número de protones de su núcleo, y determina de qué elemento se trata.
En física nuclear, el protón se emplea como proyectil en grandes aceleradores de partículas para bombardear núcleos con el fin de producir partículas fundamentales.
Como ion del hidrógeno, el protón desempeña un papel importante en la química.
Los protones son parte esencial de la materia ordinaria, son estables a lo largo de períodos de miles de millones, incluso billones, de años. No obstante, interesa saber si los protones acaban desintegrándose, en una escala temporal de 1033 años o más. Este interés se deriva de los actuales intentos de lograr teorías de unificación que combinen las cuatro interacciones fundamentales de la materia en un único esquema. Muchas de las teorías propuestas implican que el protón es, en último término, inestable, por lo que los grupos de investigación de numerosos aceleradores de partículas están llevando a cabo experimentos para detectar la desintegración de un protón. Hasta ahora no se han encontrado pruebas claras.
El antiprotón es la antipartícula del protón. Se conoce también como protón negativo. Se diferencia del protón en que su carga es negativa y en que no forma parte de los núcleos atómicos.
El antiprotón es estable en el vacío y no se desintegra espontáneamente. Sin embargo, cuando un antiprotón colisiona con un protón, ambas partículas se transforman en mesones, cuya vida media es extremadamente breve (véase Radiactividad). Si bien la existencia de esta partícula elemental se postuló por primera vez en la década de 1930, el antiprotón no se identificó hasta 1955, en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California, por Emilio Segre y Owen Chamberlain, razón por la cual les fue concedido el Premio Nobel de Física en 1959.
