Protonin massa, protonimassa, on 1,672 621 637 (83) x 10 -27 kg, tai 938,272013 (23) MeV / c2tai 1,007 276 466 77 (10) u (se on yhtenäinen atomimassayksikkö).
Protonin massan tarkimmat mittaukset saadaan Penning-ansoihin liittyvistä kokeista, joita käytetään tutkimaan stabiilien varautuneiden hiukkasten ominaisuuksia. Periaatteessa tutkittava partikkeli rajoittuu magneettisen ja sähkökentän yhdistelmään evakuoidussa kammiossa, ja sen nopeutta pienennetään useilla tekniikoilla, kuten laserjäähdytyksellä. Loukussa ollessaan protonin, deuteronin (deuteriumatomin ydin), yksin varautuneen vetymolekyylin jne. Massa- ja varaussuhde voidaan mitata suurella tarkkuudella, ja niistä protonin massa arvioidaan.
Olisi hienoa, jos kokeellisesti havaittu protonin massa olisi sama kuin teoriasta johdettu. Mutta kuinka selvittää, mikä protonin massan pitäisi olla, teoriasta?
Teoria on kvanttikromodynamiikka tai lyhytaikaisesti QCD, ja se on kvanttielektrodynamiikan (QED) vahvan voiman vastine. Koska protoni koostuu kolmesta kvarkista - kaksi ylös ja yksi alas -, sen massa on näiden kvarkkien massa ja sitovan energian massa. Tämä on erittäin vaikea laskelma suorittaa osittain siksi, että protonin kvarkeilla ja gluoneilla on niin paljon tapoja vuorovaikutuksessa toisiinsa, mutta julkaistut tulokset ovat yhtä mieltä kokeesta prosentin tai kahden sisällä.
Periaatteessa protonilla on massa Higgs-bosonin takia - ainakin se tapahtuu hiukkasfysiikan erittäin menestyneen standardimallin mukaan. Ainoa ongelma on, että Higgsin bosoni on vielä havaitsematta (suuri hadronikoppuri rakennettiin löytämällä Higgsin bosoni keskeiseksi tavoitteeksi!).
Haluatko tietää “virallisen” arvon? Katso CODATA. Ja kuinka protonimassat vertaa anti-protonien massoihin? Napsauta tätä saadaksesi selville! Ja kuinka määrittää protonimassa ensimmäisistä (teoreettisista) periaatteista? Tämä CNRS-artikkeli selittää kuinka.
Lisää tutkittavaa, Space Space -lehden tarinoilla: Uusi arvio Higgs Bosonin massalle, ovatko luonnonlakit samat kaikkialla maailmankaikkeudessa? Ja unohda neutronitähdet, Quark-tähdet saattavat olla maailman kaikkein tiheimpiä elimiä. ne, joilla pääset alkuun.
Astronomia Valetut jaksot Vahvat ja heikot ydinvoimat, Suuri hadronikokottaja ja Higgs Boson -haku sekä Atomin sisällä antavat sinulle paremman kuvan protonimassasta; Katso ne!
Lähteet:
Newton Kysy tutkijalta
wikipedia
