Hmota protonu, protonová hmota, je 1,672 621 637 (83) x 10 -27 kg nebo 938,272013 (23) MeV / c2nebo 1,007 276 466 77 (10) u (tj. jednotky sjednocené atomové hmotnosti).
Nejpřesnější měření hmotnosti protonu pochází z experimentů zahrnujících Penningovy pasti, které se používají ke studiu vlastností stabilních nabitých částic. Studovaná částice je v podstatě omezena kombinací magnetického a elektrického pole v evakuované komoře a její rychlost je snížena řadou technik, jako je laserové chlazení. Jakmile je uvězněn, lze poměr hmotnosti k náboji protonu, deuteronu (jádro atomu deuteria), jednotlivě nabité molekuly vodíku atd. Měřit s vysokou přesností az toho se odhaduje hmotnost protonu.
Bylo by hezké, kdyby experimentálně pozorovaná hmotnost protonu byla stejná jako hmotnost odvozená z teorie. Ale jak zjistit, jaká by měla být hmotnost protonu, z teorie?
Teorie je kvantová chromodynamika, zkrátka QCD, a je silným protějškem kvantové elektrodynamiky (QED). Protože proton je tvořen třemi kvarky - dvěma nahoru a jedním dolů - jeho hmota je hmotností těchto kvarků a hmotou vazebné energie. To je velmi obtížné provést výpočet, částečně proto, že existuje tolik způsobů, jak kvarky a gluony v protonové interakci, ale publikované výsledky souhlasí s experimentem s přesností na jedno nebo dvě procenta.
A co víc, proton má hmotnost díky Higgsovu bosonu… alespoň podle vysoce úspěšného standardního modelu fyziky částic. Jediným problémem je, že Higgsův boson dosud nebyl detekován (Large Hadron Collider byl postaven s nalezením Higgsova bosonu jako klíčového cíle!).
Chcete znát „oficiální“ hodnotu? Podívejte se na CODATA. A jak se protonová hmota porovná s hmotou anti-protonu? Klikněte sem a zjistíte to! A jak určit protonovou hmotu z prvních (teoretických) principů? Tento článek z CNRS vysvětluje, jak.
Více k prozkoumání, s příběhy z časopisu Space Magazine: Nový odhad pro Higgsovu boson, jsou přírodní zákony všude ve vesmíru stejné? ty, které vám pomohou začít.
Astronomie Obsazení epizod Silné a slabé jaderné síly, Velký hadronový srážka a Hledání Higgsova bosonu a Uvnitř atomu vám poskytne lepší vhled do protonové hmoty; Zkontroluj je!
Zdroje:
Newton Zeptejte se vědce
Wikipedia
