Proton

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Proton
Quark structure proton.svg

Représentation schématique de la composition en quarks de valence d'un proton, avec deux quarks u et un quark d. L' interaction forte est transmise par des gluons (représentés ici par un tracé sinusoïdal). La couleur des quarks fait référence aux trois types de charges de l'interaction forte : rouge, verte et bleue. Le choix de couleur effectué ici est arbitraire, la charge de couleur circulant à travers les trois quarks.

Propriétés générales
Classification
Particule composite ( baryon)
Composition
2 quarks u
1 quark d
Famille
Groupe
Interaction(s)
Symbole
p, p+
Antiparticule
Propriétés physiques
Masse
938,272 [1] MeV/c²
(1,672 622×10-27 kg [2])
(1,0072765 u [2])
Charge électrique
+e = 1,602 176 565×10-19 C [2]
Rayon de charge
0,877 fm [2]
0,84184 fm (voir problème de la taille du proton)
Moment dipolaire
< 5,4×10−24 e Cm
Polarisabilité électrique
1,2(6)×10−3 fm³
Moment magnétique
2,792847351(28) μN
Polarisabilité magnétique
1,9(5)×10−4 fm³
Charge de couleur
0
Spin
½
Isospin
½
Parité
+1
Durée de vie
Théorie : infinie (particule stable) ou ~ 1034 ans [3]
Expérience : > 5,9×1033 ans [3]
Forme condensée
½
Historique
Prédiction
Découverte
1919
Découvreur

Le proton est une particule subatomique portant une charge élémentaire positive.

Les protons sont présents dans le noyau atomique, éventuellement liés avec des neutrons par l' interaction forte (le noyau de l' isotope le plus répandu de l' hydrogène, 1H+, est un simple proton) ; le proton est également stable par lui-même, en dehors du noyau atomique.

Le proton n'est pas une particule élémentaire, étant composé de trois autres particules : deux quarks up et un quark down, ce qui en fait un baryon.

Le nombre de proton d'un noyau est représenté par son numéro atomique (Z).

Historique

Le concept d'une particule analogue à l' hydrogène, constituant des autres atomes, s'est graduellement développée au cours du XIXe siècle et du début du XXe siècle. Dès 1815, William Prout émet l'hypothèse que tous les atomes sont composés d'atomes d'hydrogène, sur la base d'interprétations des valeurs des masses atomiques ; cette hypothèse se révèle fausse lorsque ces valeurs sont mesurées avec plus de précision.

En 1886, Eugen Goldstein découvre les rayons canaux et montre qu'ils sont composés de particules chargés positivement (des ions) produits par des gaz. Cependant, comme les ions produits par différents gaz possèdent des rapports charge/masse différents, ils ne sont pas identifiés comme une simple particule, à la différence de l' électron découvert par Joseph Thomson en 1897.

À la suite de la découverte du noyau atomique par Ernest Rutherford en 1911, Antonius van den Broek émet l'hypothèse que la place de chaque élément dans la classification périodique est égale à la charge de son noyau. Cette hypothèse est confirmée expérimentalement par Henry Moseley en 1913.

En 1919, Rutherford prouve que le noyau de l'atome d'hydrogène est présent dans les autres noyaux. Il remarque que lorsque des particules alpha sont envoyées dans un gaz d' azote, ses détecteurs de scintillation indiquent la signature de noyaux d'hydrogène. Il détermine ensuite que cet hydrogène ne peut provenir que de l'azote. Ce noyau d'hydrogène est donc présent à l'intérieur d'un autre noyau. Rutherford baptise la particule correspondante du nom de proton, d'après le neutre singulier du mot grec pour « premier », πρῶτον.