Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Protón

Protón

Definición de protón

Un protón es una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que se encuentra dentro del núcleo atómico de los átomos. El número de protones en el núcleo atómico es el que determina el número atómico de un elemento, como se indica en la tabla periódica de los elementos.

El protón tiene carga +1 (o, alternativamente, 1,602 x 10-19 culombios), exactamente lo contrario de la carga -1 que contiene el electrón. En masa, sin embargo, no hay competencia - la masa del protón es aproximadamente 1,836 veces mayor que la de un electrón.

El protón se clasifica como barión, y está compuesto por tres quarks (uud). La antipartícula correspondiente, el antiprotón, tiene las mismas características que el protón pero con carga eléctrica negativa.

Características de los protones

Los protones están compuestos de tres quarks de 1/2 espín. Los protones se clasifican como bariones que son un subtipo de hadrones. Los dos quarks arriba y un quark abajo de los protones se mantienen unidos por la interacción nuclear fuerte.  El protón tiene una distribución de carga positiva y decae de manera exponencial.

Los protones y los neutrones son nucleones. Ambos estan unidos en el núcleo por una fuerza nuclear fuerte. El isótopo más común del hidrógeno es un núcleo con un protón. Los núcleos de los isótopos de hidrógeno pesado (deuterio y tritio) contienen un protón y uno o dos neutrones, respectivamente. Estos dos isótopos de hidrógeno se utilizan como combustible nuclear en las reacciones de fusión nuclear. Todos los demás tipos de átomos están compuestos de dos o más protones y distinto número de neutrones.

El número atómico de un átomo es el número de protones en su núcleo. El número de protones en el núcleo de un átomo determina sus propiedades químicas. Por este motivo los elementos químicos se representa por el número de protones en un núcleo (Z), es decir, el número atómico. Para determinar los isótopos de un elemento, se utiliza también el número de neutrones (N) sumando todos los nucleones, y se conoce como número másico (A).

De acuerdo a la corriente de experimentos de física de partículas de protones, el protón es una partícula estable, lo que significa que no se desintegra en otras partículas y, por tanto, dentro de los límites experimentales, su vida es eterna. Este punto se resume en la conservación del número de bariones en los procesos entre partículas elementales. De hecho, el baryon más ligero es precisamente el protón y, si el número baryon debe ser almacenado, no puede decaer en cualquier otra partícula más ligera.

Decaimiento de los protones

Los protones son estables desde el punto de vista del modelo estándar de la física de partículas. Las leyes de la física no permiten que un protón se descomponga espontáneamente debido a la preservación del número de bariones. Sin embargo, recientemente se ha propuesto que el predominio de la materia sobre la antimateria en el universoel resultado es un desequilibrio muy leve en la proporción de materia / antimateria que se produjo muy temprano en su formación. Después de que la mayor parte de la materia y la antimateria fueron destruidas, la materia era todo lo que quedaba de la materia bariónica en nuestro universo actual.

Esto significa que esencialmente la ley de conservación del número de barión no se rompe, pero la descomposición de protones fue el mecanismo inevitable para devolver el número de barión al estado de equilibrio, en el sentido de que corrigió el desequilibrio original en el universo para toda la materia actual. en nuestro universo

El protón es estable por sí mismo. En algunos tipos poco comunes de desintegración radiactiva emiten protones libres, y el resultado de la descomposición de neutrones libres en otras desintegraciones. Como protón libre, tiene la facilidad de recoger un electrón y convertirse en hidrógeno neutro, el cual puede reaccionar químicamente con mucha facilidad. Pueden existir protones libres en plasmas, los rayos cósmicos o en el viento solar.

Historia de los protones

Ernest Rutherford, descubridor del protón.El 1886, Eugen Goldstein descubrió los rayos anódicos y demostró que eran partículas con carga positiva (iones) producidos a partir de los gases. Al variar los gases que había dentro de los tubos, Goldstein observaba que estas partículas tenían valores diferentes de relación entre carga y masa. Por este motivo no se pudo identificar la carga positiva con una partícula, a diferencia de las cargas negativas de los electrones, descubiertas por Joseph John Thomson.

Tras el descubrimiento del núcleo atómico por Ernest Rutherford el 1911, Antonius Van den Broek propuso que el lugar de cada elemento de la tabla periódica (su número atómico) era igual a su carga nuclear. Esta teoría fue confirmada experimentalmente por Henry Moseley, el 1913, utilizando espectros de rayos X.

El 1917, Rutherford demostró que el núcleo de hidrógeno estaba presente en otros núcleos, resultado general que se describe como el descubrimiento del protón. Rutherford se dio cuenta de que, bombardeando partículas alfa en gas nitrógeno puro, sus detectores de centelleo mostraban los signos de los núcleos de hidrógeno. Rutherford determinó que el hidrógeno sólo podía venir del nitrógeno y que, por tanto, debían contener núcleos de hidrógeno. Un núcleo de hidrógeno se desintegraba por el impacto de la partícula alfa, y formaba un átomo de oxígeno -17 en el proceso. El núcleo de hidrógeno es, por tanto, presente en otros núcleos como una partícula elemental, lo que Rutherford llamó el protón, tras el singular neutro de la palabra griega que significa 'primero', πρῶτον.

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Última revisión: 19 de marzo de 2019