Proton (deeltje)

Proton
■ quarks gluonen
Samenstelling twee upquarks en één downquark
Interactiekrachten de vier fundamentele natuurkrachten
Symbool p+
Antideeltje antiproton
Massa 1,672 623 1 × 10−27 kg
938 MeV/c2
Elektrische lading +1 e
Spin ½
opbouw van materie

Een proton, genoteerd door p, p+ of 1H+, is een subatomair deeltje met een positieve eenheidslading. Het is in 1919 door Ernest Rutherford ontdekte en hij gaf het ook de naam proton, afgeleid van het Griekse πρῶτον, eerste. De atoomkern van het meest voorkomende waterstofatoom H is één enkel proton, dat is een waterstofion. Deze waterstofisotoop wordt in dat verband ook protium genoemd. In de kernen van andere atomen komen zowel neutronen als protonen voor. Het aantal protonen van de kern bepaalt tot welk chemisch element het atoom behoort.

De lading van één proton is precies gelijk aan 1,602 176 634 × 10−19 C. Dit noemt men de elementaire lading. De lading van een elektron is daar tegengesteld aan, dus negatief. Het aantal protonen in de kern is in een neutraal atoom gelijk aan het aantal elektronen in de elektronenschil- of schillen eromheen. De positieve ladingen van de protonen en de negatieve ladingen van de elektronen heffen elkaar in deze situatie naar buiten op. Het atoom als geheel is dan elektrisch neutraal.

Een proton heeft een rustmassa van 1,672 621 925 95(52) × 10−27 kg, 938,272 089 43(29) MeV/c2 of 1,007 276 466 5789(83) u, wat iets minder is dan de massa van een neutron. Daarmee is het 1836,152 672 keer zo zwaar als een elektron. Het blijkt dat deze verhouding de afgelopen 7 miljard jaar niet is veranderd.

Protonen zijn baryonen, dus bestaan op hun beurt weer uit quarks. Ze bestaan uit twee upquarks, een downquark en kortlevende mesonen. De sterke kernkracht zorgt ervoor dat de twee quarks in een meson bij elkaar blijven, zolang het meson bestaat, en dat de drie quarks en de mesonen in een proton bij elkaar blijven. De sterke kernkracht werkt tussen quarks, dus speelt alleen op subatomaire schaal binnen de kern een merkbare rol, is in de kern sterker dan de onderlinge elektrische afstoting tussen de protonen en zorgt er zo ook voor dat de protonen, neutronen en mesonen in een atoomkern bij elkaar worden gehouden.

Spontaan protonverval is volgens de wetten van de natuurkunde niet mogelijk, maar protonen kunnen wel aan nucleaire kettingreacties meedoen, zoals aan de proton-protoncyclus in sterren.

Waterstofatoom waarbij de kern bestaat uit een proton dat is opgebouwd uit twee upquarks en een downquark
Zie de categorie Protons van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.