كتلة البروتون ، كتلة البروتون ، هي 1.672 621 637 (83) × 10 -27 كجم ، أو 938.272013 (23) ميجا فولت / ج2، أو 1.007 276466 77 (10) u (وهي وحدات الكتلة الذرية الموحدة).
تأتي القياسات الأكثر دقة لكتلة البروتون من التجارب التي تشمل مصائد Penning ، والتي تستخدم لدراسة خصائص الجسيمات المشحونة المستقرة. بشكل أساسي ، يقتصر الجسيم قيد الدراسة على مزيج من المجالات المغناطيسية والكهربائية في غرفة مفرغة ، ويتم تقليل سرعته من خلال مجموعة متنوعة من التقنيات ، مثل التبريد بالليزر. بمجرد حصرها ، يمكن قياس نسبة الكتلة إلى الشحنة للبروتون ، ديوترون (نواة ذرة الديوتريوم) ، جزيء الهيدروجين المشحون بشكل فردي ، وما إلى ذلك بدقة عالية ، ومن هذه الكتلة المقدرة للبروتون.
سيكون من اللطيف لو كانت كتلة البروتون التي تمت ملاحظتها تجريبياً هي نفس الكتلة المشتقة من النظرية. ولكن كيف يمكن معرفة كتلة البروتون من النظرية؟
النظرية هي الديناميكا اللونية الكمية ، أو QCD باختصار ، وهي النظير القوي للديناميكا الكهربائية الكمومية (QED). بما أن البروتون يتكون من ثلاثة كواركات - اثنان لأعلى وواحد لأسفل - كتلته هي كتلة تلك الكواركات وكتلة طاقة الربط. هذه عملية حسابية صعبة للغاية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى وجود العديد من الطرق التي تتفاعل بها الكواركات والغلونات في البروتون ، ولكن النتائج المنشورة تتفق مع التجربة في حدود نسبة مئوية أو اثنتين.
والأهم من ذلك ، أن البروتون له كتلة بسبب بوزون هيجز ... على الأقل ، يعمل وفقًا للنموذج القياسي الناجح للغاية لفيزياء الجسيمات. المشكلة الوحيدة هي أن بوزون هيجز لم يتم اكتشافه بعد (تم بناء مصادم هادرون الكبير بإيجاد بوزون هيجز كهدف رئيسي!).
هل تريد معرفة القيمة "الرسمية"؟ تحقق من CODATA. وكيف تقارن كتلة البروتون مع كتلة البروتون المضاد؟ اضغط هنا لمعرفة ذلك! وكيف تحدد كتلة البروتون من المبادئ الأولى (النظرية)؟ يوضح هذا المقال من CNRS كيف.
المزيد للاستكشاف ، مع قصص مجلة الفضاء: تقدير جديد لكتلة هيجز بوسون ، هل قوانين الطبيعة هي نفسها في كل مكان في الكون؟ ، ونسيان نيوترون ستارز ، Quark Stars قد تكون الأجسام الأكثر كثافة في الكون ثلاثة جيدة منها لتبدأ.
حلقات مسبقة لعلم الفلك ستمنحك القوى النووية القوية والضعيفة ، مصادم هادرون الكبير والبحث عن هيجز بوسون ، وداخل الذرة ، المزيد من التبصر في كتلة البروتون. تحقق منها!
مصادر:
اسأل نيوتن عالما
ويكيبيديا
