양성자

양성자

양성자의 쿼크 함량.개별 쿼크의 색 배정은 임의이지만 세 가지 색상은 모두 존재해야 합니다.쿼크 사이의 힘은 글루온에 의해 매개된다.
분류	바리온
구성.	업쿼크 2개(u), 다운쿼크 1개(d)
통계 정보	페르미온
가족	하드론
상호 작용	중력, 전자기, 약함, 강함
기호.	p , p+ , N+ , 1 1H+
반입자	안티프로톤
이론화	윌리엄 프라우트(1815)
발견된	Eugen Goldstein (1886)에 의해 H로 관찰되었다+.어니스트 러더포드(1917–1920)에 의해 다른 핵에서 확인(및 명칭).
덩어리	1.67262192369(51)×10kg−27[1] 938.27208816(29) MeV/c2[2] 1.00727646621(53)Da[2]
평균 수명	3.6×10년29[3] 이상 (표준)
전하	+1 e 1.602176634×10−19 C[2]
충전 반지름	0.8414(19) fm[2]
전기 쌍극자 모멘트	< 2.1 × 10−25 µcm[4]
전기 분극률	0.00112(4) fm3
자기 모멘트	1.41060679736(60)×10JT−26−1[2] 1.52103220230(46)×10μ−3B[2] 2.79284734463(82)μN[2]
자기 분극률	1.9(5)×10−4 fm3
스핀	1/2
이소스핀	1/2
패리티	+1
응축	I(JP) = 1/2(1/2+)

양성자는 +1e의 소전하를 갖는 안정적인 아원자 입자, 기호
p, H⁺ 또는⁺ H입니다.그것의 질량은 중성자보다 약간 작고, 양성자 대 전자 질량비는 그것을 전자 질량의 1836배로 만든다.양성자와 중성자는 각각 대략 하나의 원자 질량 단위를 가지고 있으며, 공동으로 "핵자"라고 불린다.

모든 원자의 핵에는 하나 이상의 양성자가 존재한다.그것들은 원자 전자를 결합시키는 매력적인 정전기 중심력을 제공합니다.핵의 양성자 수는 원소의 정의 특성이며 원자 번호(기호 Z로 표시됨)로 불린다.각 원소는 고유한 양성자 수를 가지고 있기 때문에, 각 원소는 고유한 원자 번호를 가지고 있으며, 이것은 원자 전자의 수와 결과적으로 원소의 화학적 특성을 결정합니다.

양성자는 그리스어로 "첫 번째"를 의미하며, 이 이름은 1920년 어니스트 러더포드에 의해 수소 핵에 붙여졌다.이전에 러더포드는 수소핵(가장 가벼운 핵으로 알려진 ^[5]핵)이 원자 충돌에 의해 질소의 핵에서 추출될 수 있다는 것을 발견했다.따라서 양성자는 기본 또는 기본 입자가 될 수 있는 후보였고, 따라서 질소와 다른 무거운 원자핵의 구성 요소였다.

양성자는 원래 소립자로 간주되었지만, 현대의 입자 물리 표준 모델에서 양성자는 3개의 원자가 쿼크를 포함하는 복합 입자로 알려져 있으며, 중성자와 함께 강입자로 분류됩니다.양성자는 전하 +2/3e의 2개의 업 쿼크와 전하 -1/3e의 1개의 다운 쿼크로 구성됩니다.쿼크의 나머지 질량은 양성자 ^[6]질량의 약 1%에 불과하다.양성자 질량의 나머지 부분은 쿼크의 운동 에너지와 쿼크를 결합시키는 글루온장의 에너지를 포함하는 양자 색역학 결합 에너지 때문입니다.양성자는 기본 입자가 아니기 때문에 측정 가능한 크기를 가지고 있다. 양성자의 근 평균 전하 반지름은 약 0.84–0⁻¹⁵⁻¹⁵.87 fm이다.^[7][8]2019년에는 서로 다른 기술을 사용한 두 가지 연구에서 양성자의 반지름이 0.833 fm이고 불확실성은 ±0.010 ^[9][10]fm이었다.

자유 양성자는 가끔 지구에서 발생한다: 뇌우는 수십 ^[11][12]MeV의 에너지를 가진 양성자를 생산할 수 있다.충분히 낮은 온도와 운동 에너지에서 자유 양성자는 전자와 결합합니다.그러나 이렇게 결합된 양성자의 특성은 변하지 않고 양성자로 남습니다.물질을 통과하는 빠른 양성자는 원자의 전자 구름에 포착될 때까지 전자와 핵과의 상호작용에 의해 느려질 것이다.그 결과는 수소 화합물인 양성자화된 원자입니다.진공상태에서 자유전자가 존재할 때 충분히 느린 양성자는 하나의 자유전자를 잡아 화학적으로 유리기인 중성수소원자가 될 수 있다.그러한 "자유 수소 원자"는 충분히 낮은 에너지로 다른 많은 종류의 원자와 화학적으로 반응하는 경향이 있다.자유 수소 원자들이 서로 반응할 때, 그들은 중성 수소 분자 (H₂)를 형성하는데, 이것은 성간 공간에서 분자 구름의 가장 흔한 분자 성분이다.

자유 양성자는 양성자 치료나 다양한 입자 물리학 실험을 위한 가속기에 일상적으로 사용되며, 가장 강력한 예는 대형 강입자 충돌기입니다.

묘사

핵물리학
핵·핵자(p, n)·핵물질·핵력·핵구조·핵반응
핵 모형 액체 방울 · 핵셸 모형 · 상호작용 보손 모형 · Ab initio
핵종 분류 동위원소 – Z 등가 Isobars – 동등 A 아이소톤 – N 등가 Isodiaphers – 동일 N - Z 이성질체 – 위의 모든 것과 동일 거울핵 – Z ↔ N 안정·매직·짝수/홀수·헤일로(보롬어)
핵안정성 결합 에너지 · p-n비 · 드립 라인 · 안정의 섬 · 안정의 계곡 · 안정 핵종
방사성 감쇠 알파 α·Beta β(2β(0v), β+)·K/L capture·.Isomeric(감마γ·Internal 변환)·Spontaneous fission·Cluster decay·Neutron emission·Proton 배기 가스이다. 붕괴 에너지 · 방사성 붕괴 계열 · 붕괴 생성물 · Radiogenic 핵종
핵 분열 자발적·제품·Photofission(쌍을 어기는 것).
프로세스를 포착하면 사용 전자(2×)·중성자(s·r)·양성자(p·rp).
High-energy 과정 파쇄(우주선에 의해)·Photodisintegration.
핵 합성, 핵 천체 물리학 핵 융합 프로세스:스타·빅뱅·초신성 핵종 : 원시·코스모제닉·인공
고에너지 핵물리학 쿼크-글루온 플라즈마 · 오른쪽 · LHC
과학자 알바레즈 · 베크렐 · 베테 · A. 보어 · N. 보어 · 채드윅 · 콕크로프트 · 퀴리 · 퀴리 부인 · 파이 퀴리 · 스크워도프스카 퀴리 · 데이비슨 · 페르미 · 한 · 젠센 · 로렌스 · 메이어 · 마이트너 · 올리판트 · 오펜하이머 · 프로카 · 퍼셀 · 라비 · 러더퍼드 · 소디 · 스트라스만 · 【Wiąteckckckckte】 · 실라드 · 텔러 · 톰슨 · 월튼 · 위그너
물리 포털 카테고리
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양성자는 스핀 1/2 페르미온이고 3개의 원자가 ^[13]쿼크로 구성되어 있으며, 바리온(강입자의 하위 유형)이 됩니다.양성자의 2개의 업 쿼크와 1개의 다운 쿼크는 글루온에 ^{[14]: 21–22} 의해 매개되는 강한 힘에 의해 함께 고정됩니다.현대의 관점은 원자가 쿼크(위, 위, 아래), 글루온, 그리고 일시적인 바다 쿼크 쌍으로 구성된 양성자를 가지고 있습니다.양성자는 약 0.8 ^[15]fm의 평균 제곱 반지름으로 약 기하급수적으로 감소하는 양의 전하 분포를 가진다.

양성자와 중성자는 둘 다 핵자로, 핵력에 의해 결합되어 원자핵을 형성할 수 있다.수소 원자의 가장 일반적인 동위원소 핵(화학 기호 "H")은 단일 양성자이다.중수소 동위원소와 삼중수소의 핵은 각각 중성자 1개와 중성자 2개에 결합된 양성자를 포함한다.다른 모든 종류의 원자핵은 두 개 이상의 양성자와 다양한 수의 중성자로 구성되어 있다.

역사

다른 원자의 구성 요소로서의 수소 유사 입자의 개념은 장기간에 걸쳐 개발되었습니다.1815년 초에 윌리엄 프루트는 원자량의 초기 값(프루트의 가설 참조)에 대한 단순한 해석에 기초해 모든 원자가 수소 원자(프로타일)로 구성된다고 제안했고, 이는 더 정확한 값이 ^{[16]: 39–42} 측정되었을 때 반증되었다.

1886년, Eugen Goldstein은 운하 광선을 발견했고 그것들이 기체에서 생성된 양전하 입자라는 것을 보여주었다.그러나 기체마다 전하 대 질량비(e/m) 값이 다르기 때문에 J. J. Thomson이 발견한 음전자와 달리 단일 입자로는 식별할 수 없었다.1898년 빌헬름 빈은 수소 이온이 이온화된 ^[17]기체 중 전하 대 질량비가 가장 높은 입자라고 밝혔다.

1911년 어니스트 러더포드에 의해 원자핵이 발견된 후, 안토니우스 반 덴 브로크는 주기율표에서 각 원소의 위치(원자 번호)가 핵 전하와 동일하다고 제안했다.이것은 1913년 헨리 모즐리에 의해 X선 스펙트럼을 사용하여 실험적으로 확인되었다.

1917년 (1919년과 1925년에 보고된 실험에서) 러더포드는 수소 핵이 다른 핵에 존재한다는 것을 증명했고, 그 결과는 보통 ^[18]양성자의 발견으로 묘사되었다.이러한 실험은 러더포드가 알파 입자가 공기(대부분 질소)에 발사되었을 때 그의 섬광 검출기가 전형적인 수소 핵의 산물 신호를 보여준 것을 발견한 후 시작되었다.실험 후 러더포드는 공기 중의 질소에 대한 반응을 추적했고 알파 입자가 순수한 질소 가스에 도입되었을 때 그 효과가 더 크다는 것을 발견했다.1919년 러더포드는 알파 입자가 질소로부터 양성자를 떨어뜨려 탄소로 바꾼다고 가정했다.1925년 블래킷의 구름방 이미지를 관찰한 후, 러더포드는 알파 입자가 흡수되었다는 것을 깨달았다.알파 입자를 포착한 후 수소핵이 배출되어 탄소가 아닌 중산소가 감소하지 않고 증가하게 된다(아래의 최초 제안 반응 참조).이것은 첫 번째 보고된 핵 반응으로, N + α → O + p. 러더포드는 이 방정식의 현대 "p"를 수소 이온인 H+로 생각했다.

사람의 관점에 따라 1919년(수소가 아닌 다른 소스에서 파생된 것으로 실험적으로 보였을 때) 또는 1920년(소립자로 인식되고 제안되었을 때)은 양성자가 발견된 순간으로 간주될 수 있다.

러더포드는 수소가 가장 단순하고 가벼운 원소라는 것을 알았고 수소가 모든 원소의 구성 요소라는 프라우트의 가설에 영향을 받았다.수소핵이 소립자로 다른 원자핵에 존재한다는 것을 발견한 러더포드는 가장 가벼운 원소인 수소가 이러한 입자 중 하나만을 포함하고 있다고 의심했기 때문에 수소핵 H+에 입자라는 특별한 이름을 붙이게 되었다.He named this new fundamental building block of the nucleus the proton, after the neuter singular of the Greek word for "first", πρῶτον.그러나 러더포드는 프루트가 사용하는 프로틸이라는 단어도 염두에 두고 있었다.러더포드는 1920년 ^[19]8월 24일부터 시작된 카디프 회의에서 영국 과학 진흥 협회에서 연설했다.러더포드는 이 질소 반응이 N + α → C + α + H+임을 최초로 제안했다(위 참조).이 회의에서 그는 올리버 로지로부터 중성 수소 원자와의 혼동을 피하기 위해 양성 수소 핵의 새로운 이름을 요구받았다.그는 처음에 양성자와 ^[20]프루톤 둘 다(프루트 이후)를 제안했다.러더포드는 이 회의가 프라우트의 단어 "프로타일"^[21]에 따라 수소핵을 "프로톤"으로 명명하자는 그의 제안을 받아들였다고 나중에 보고했다.과학 문헌에서 "프로톤"이라는 단어가 처음 사용된 것은 ^[22][23]1920년이었다.

안정성.

자유 양성자(핵자나 전자에 결합되지 않은 양성자)는 다른 입자들로 자발적으로 분해되는 것이 관찰되지 않은 안정적인 입자입니다.자유 양성자는 에너지나 온도가 전자로부터 분리될 정도로 높은 여러 상황에서 자연적으로 발견되며, 그 상황에 대해 어느 정도 친화력을 가지고 있다.자유 양성자는 온도가 너무 높아 전자와 결합할 수 없는 플라스마 안에 존재한다.높은 에너지와 속도의 자유 양자는 우주선의 90%를 차지하며, 우주선은 진공상태에서 항성간 거리를 두고 전파됩니다.자유 양자는 방사성 붕괴의 희귀한 형태로 원자핵에서 직접 방출된다.양성자는 또한 불안정한 자유 중성자의 방사성 붕괴에서 (전자 및 반중성자와 함께) 발생한다.

자유 양성자의 자연 붕괴는 관찰된 적이 없으며, 따라서 표준 모델에 따르면 양성자는 안정적인 입자로 간주됩니다.그러나 입자물리학의 일부 대통합이론(GUTs)은 양성자 붕괴가 10년에서³⁶ 10년 사이의³¹ 수명으로 일어나야 한다고 예측하고 있으며, 실험 연구는 다양한 가정된 붕괴 ^[24][25][26]생성물에 대한 양성자의 평균 수명에 대한 하한을 설정했다.

일본의 Super-Kamiokande 검출기 실험에서 양성자 평균 수명에 대한 하한선은 안티뮤온과 중성 파이온의 붕괴에 대한³³ 6.6×10년, 양전자와 ^[27]중성 파이온의 붕괴에³³ 대한 하한선은 8.2×10년이었다.캐나다 서드베리 중성미자 관측소의 또 다른 실험은 산소-16의 양성자 붕괴로 인한 잔류 핵에서 발생하는 감마선을 탐색했다.이 실험은 모든 제품의 붕괴를 감지하도록 설계되었으며, 2.1×^[28]10년의²⁹ 양성자 수명에 대한 하한선을 설정했다.

그러나 양성자는 전자 포획 과정을 통해 중성자로 변하는 것으로 알려져 있다.자유 양성자의 경우 이 과정은 자발적으로 발생하는 것이 아니라 에너지가 공급될 때만 발생합니다.계산식은 다음과 같습니다.

p⁺
+ e⁻
→ n
+ ν
_e

그 과정은 가역적이다; 중성자는 방사능 붕괴의 일반적인 형태인 베타 붕괴를 통해 다시 양성자로 전환될 수 있다.사실, 자유 중성자는 평균 수명이 약 15분인 이런 방식으로 부패합니다.양성자는 베타+붕괴(β+붕괴)를 통해 중성자로 변할 수도 있다.

양자장론에 따르면 $양성자$가 적절한 $가속도$로 가속할 때$$의 평균 고유수명은 유한해지고, ${\displaystyle {양성자}_{}}$가 가속할 때({$displaystyle$$$a$\}),$ $({$의 평균 고유수명은 {$displaystyle$$a$$\})$의 $증가$에 따라 감소한다.ng p${\displaystyle {}^{}}$+ ${\displaystyle {}^{}n}$ +${\displaystyle {}^{}}$+ + ${\displaystyle {\nu }_{}}$e { $displaystyle$ p^ { + } \ $to$n + $e^$ { + } + \ $nu$ _ { $e$} 으로의 $이행$에 대한 확률.$이$는 $90년대 후반$의 관심사였다. ${\displaystyle {왜냐하면}_{}}$ $p는$관성 및 가속 관측자에 의해 측정될 수 있는 스칼라이기$$ $때문이다.$관성 프레임에서 가속 양성자는 위의 공식에 따라 붕괴해야 한다.그러나 가속 관찰자에 따르면 양성자는 정지 상태이므로 붕괴되지 않아야 한다.이 퍼즐은 양자장론의 본질적인 효과인 풀링-다비스-언루 효과로 인해 가속 프레임에 열욕이 있다는 것을 깨달음으로써 해결된다.양성자에 의해 경험되는 이 열욕에는 양성자가 과정에 따라 상호작용할 수 있는 전자와 반중성자가 존재한다: ($i{\displaystyle {}^{}}$)${\displaystyle {}^{}{}^{}{}^{}}$+${\displaystyle {}^{}}$e - ${\displaystyle {}^{}n}$ +$$${\displaystyle nu\stackrel{}{}}$ { $display$ $style$ p^ { - } + e$$^ { - $}$ \ to n + $nu{\displaystyle {}^{}}$} , (ii) p + + ${\displaystyle \to {}^{}}$+ { $display p+$ { $bar$}${\displaystyle {}^{}}$ + ${\displaystyle \nu \stackrel{}{}}$¯${\displaystyle \stackrel{}{}\to }$ ${\displaystyle n}${ $style$ p^ { + } + $e^$ { - } + { \$bar${ $nu$} $\}$ 。이러한 각 프로세스의 기여도를 더하면 ${\displaystyle p_{}}$p \ $displaystyle$\ $display$ _ { $p$^{[29][30][31][32]}} 를 얻을 수 있습니다.

쿼크와 양성자의 질량

원자력의 현대 이론인 양자 색역학에서, 양성자와 중성자 질량의 대부분은 특수 상대성 이론으로 설명된다.양성자의 질량은 3개의 원자가 쿼크의 나머지 질량의 합보다 약 80-100배 크지만 글루온은 0의 정지 질량을 가지고 있다.QCD 진공에서 쿼크만의 나머지 에너지와 비교하여 양성자 내 쿼크와 글루온의 추가 에너지는 양성자 질량의 거의 99%를 차지한다.양성자의 나머지 질량은 따라서 입자를 구성하는 쿼크와 글루온 이동계의 불변 질량이며, 이러한 시스템에서 질량 없는 입자의 에너지조차 여전히 시스템의 나머지 질량의 일부로 측정됩니다.

양성자를 구성하는 쿼크의 질량을 언급할 때 두 가지 용어가 사용됩니다: 전류 쿼크 질량은 쿼크 자체의 질량을 말하는 반면 구성 쿼크 질량은 현재 쿼크 ^{[33]: 285–286} 질량과 쿼크를 둘러싼 글루온 입자장의 질량을 말합니다.^{[34]: 150–151} 이러한 질량은 일반적으로 매우 다른 값을 가집니다.구속의 결과인 쿼크의 운동 에너지는 기여입니다(특수 상대성 이론의 질량 참조).격자 QCD 계산을 사용하여 양성자의 질량에 대한 기여는 쿼크 응축물(~9%), 쿼크 운동 에너지(~32%), 글루온 운동 에너지(~37%), 비정상적인 글루온 운동 에너지(~23%)이다.k가지 맛).^[35]

양성자에 대한 구성 쿼크 모델 파동 함수는 다음과 같습니다.

${\displaystyle p_{\uparrow}\rangle = supfrac {1}{\uparrow}d_{\downarrow}u_{\uparrow}\rangle + 2u_{\uparrow}d_{\w}downarrow}drangle_{\uparrow }\rangle - d_{\uparrow }u_{\uparrow }\rangle - d_{\uparrow }u_{\uparrow }u_{\downarrow }\rangle - u_{\uparrow }u_{\uparrow }}$

양성자의 내부 역학은 쿼크가 글루온을 교환하고 다양한 진공 응축체와 상호작용하는 것에 의해 결정되기 때문에 복잡합니다.격자 QCD는 이론에서 직접 양성자의 질량을 계산하여, 원칙적으로 정확성을 높이는 방법을 제공합니다.가장 최근의 계산에^[36][37] 따르면 질량은 정확도가 4% 이상, 심지어 정확도가 1%까지 향상되었다고 한다(Dürr 등 그림 S5 참조).^[37]이러한 주장들은 여전히 논란이 되고 있는데, 왜냐하면 실제 세계에서처럼 가벼운 쿼크로 계산을 할 수 없기 때문이다.즉, 예측은 추정 과정을 통해 발견되며, 이는 체계적인 오류를 ^[38]유발할 수 있습니다.실험과 비교되는 양은 미리 알려진 강입자의 질량이기 때문에 이러한 오차가 적절하게 제어되고 있는지 알 수 없다.

이러한 최근의 계산은 거대한 슈퍼컴퓨터에 의해 수행되며, Boffi와 Pasquini가 지적한 바와 같이: "핵자 구조에 대한 자세한 설명은 여전히 누락되어 있습니다. 왜냐하면...원거리 동작은nonperturbative 및/또는 숫자 치료를 받아야 한다..."양자의 구조물에[39]더 개념적 접근:위상soliton 접근법은 원래 토니 Skyrme되고 어셈블리와 가방 모델처럼 gluons,[40]다양한QCD-inspired 모델의 끈 이론을 포함하도록 확장하는 더 정확한 AdS/QCD 접근법에 기인한다.1980년대에 유행했던 성분 쿼크 모델과 대략적인 질량을 ^[41]계산할 수 있는 SVZ 합계 규칙.이들 방식은 적어도 아직까지는 보다 브루트 포스한 격자의 QCD 방식과 같은 정밀도를 가지고 있지 않습니다.

충전 반지름

원자핵(양성자)의 반지름을 정의하는 문제는 원자핵과 원자핵 모두 명확한 경계가 없다는 점에서 원자반경의 문제와 유사하다.그러나, 핵은 전자 산란 실험의 해석을 위한 양전하의 구로서 모델링될 수 있다: 핵에 대한 명확한 경계가 없기 때문에, 전자는 평균이 취해질 수 있는 단면의 범위를 "참조"한다."rms"(근 평균 제곱의 경우)의 자격은 전자 산란을 결정하는 반지름의 제곱에 비례하는 핵 단면이기 때문에 발생한다.

양성자의 전하 반지름의 국제적으로 인정된 값은 0.8768 fm이다(다른 크기와의 비교는 크기 순서 참조).이 값은 양성자와 전자(즉, 운동량 전달 단면에 대한 로젠블루스 방정식에 기초한 산란 단면을 포함한 전자 산란 측정 및 복잡한 계산)와 수소와 중수소의 원자 에너지 수준에 대한 연구에 기초한다.

그러나 2010년 국제 연구팀은 뮤온 수소(양성자와 음전하를 띤 뮤온으로 이루어진 외래 원자)의 램 시프트를 통해 양성자 전하 반지름 측정을 발표했다.뮤온은 전자보다 200배 무거우므로 드브로글리 파장은 그에 따라 짧다.이 작은 원자 궤도는 양성자의 전하 반경에 훨씬 더 민감하기 때문에 더 정확한 측정을 가능하게 한다.양성자의 제곱근 평균 전하 반지름의 측정은 "0.84184(67) fm, CODATA 값 0.8768(69)^[42] fm에서 5.0 표준 편차 차이"이다.2013년 1월, 양성자의 전하 반지름에 대한 업데이트된 값(0.84087(39) fm)이 발표되었다.정밀도가 1.7배 향상되어 불일치의 유의성을 7µ로 ^[8]증가시켰다.2014년 CODATA 조정에서는 양성자 반지름에 대한 권장 값이 0.8751(61) fm으로 약간 감소했지만, 그 차이는 5.6º로 남아 있다.

측정이나 계산에서 오류가 발견되지 않았다면 세계에서 가장 정확하고 검증된 기본 이론인 양자 전기역학을 다시 검토할 ^[43]필요가 있었을 것이다.양성자 반지름은 2017년 ^[44][45]현재 수수께끼였다.

2019년에 수소 내 전자의 램 이동과 전자-양성자 산란을 포함한 서로 다른 기술을 사용한 두 가지 연구에서 양성자의 반지름이 0.833 fm, 불확실도가 ±0.010 fm, 0.831 ^[9][10]fm인 것을 발견했다.

양성자의 반지름은 폼 팩터와 운동량 전달 단면에 연결되어 있습니다.원자 폼 팩터 G는 점 모양의 양성자에 대응하는 단면을 수정한다.

$디스플레이 스타일R_{\text{e}}^{2}&=-6{{\frac {dG_{\text{e}}{dq^{2}},{\Bigg \vert},}_{q^{2}=0}\{\frac {d}\Frac {d}},\Frac {d}{d}}, {d}}G^{2}(q^{2})\end {aligned}}$

원자 폼 팩터는 대상의 파동 함수 밀도와 관련이 있습니다.

${\displaystyle G(q^{2})=\int e^{iqr}\psi(r)^{2},dr^{3}}$

폼 팩터는 전기 폼 팩터와 자기 폼 팩터로 나눌 수 있습니다.이것들은 Dirac과 Pauli 폼 ^[45]팩터의 선형 조합으로 추가로 작성될 수 있습니다.

$디스플레이 스타일G_{\text{m}}&=F_{\text{D}}+F_{\text{P}}\G_{\text{e}}&=F_{\text{D}}-\tau F_{\text{\text}P}}\{\frac {d\vert}{d\Omega}}}&=frac {d\vot}{d\opt}},{\Bigg \vert},}_{NS}{\frac {1}{1+\tau}}\left(G_{\text{e}}^{2}\left(q^{2}\right)+{\frac {\epsilon }}G_{{\text{m2}\right}\ended$

양성자 내부의 압력

양성자는 글루온에 의해 제한되는 쿼크로 구성되기 때문에 쿼크에 작용하는 동등한 압력을 정의할 수 있습니다.이를 통해 고에너지 전자의 콤프턴 산란(DVCS, 심층 가상 콤프턴 산란의 경우)을 사용하여 중심으로부터의 거리 함수로서의 분포를 계산할 수 있다.중심에서 압력이 최대인 약³⁵ 10Pa로 중성자별 ^[46]내부의 압력보다 크다.약 0.6 fm의 반경 거리에서는 양(반발적)이고, 더 먼 거리에서는 음(매력)이며, 약 2 fm 이상에서는 매우 약하다.

용해 양성자, 하이드로늄 단위의 전하 반지름

수화 양성자의 반지름은 하이드로늄의 수화 엔탈피를 계산하기 위한 Born 방정식에 나타난다.

자유 양성자와 일반 물질의 상호작용

양성자는 반대로 대전하는 전자에 친화력을 가지고 있지만, 이것은 상대적으로 낮은 에너지 상호작용이기 때문에 자유 양성자는 전자와 밀접하게 관련되고 결합하기 위해 충분한 속도(및 운동 에너지)를 잃어야 한다.고에너지 양성자는 일반 물질을 통과할 때 원자핵과의 충돌에 의해, 그리고 원자(전자 제거)의 이온화에 의해 정상적인 원자에서 전자 구름에 의해 포착될 수 있을 만큼 충분히 느려질 때까지 에너지를 잃는다.

그러나 전자와의 관련성에서는 결합된 양성자의 특성은 변하지 않고 양성자로 남는다.정상 물질에 존재하는 전자에 대한 저에너지 자유 양성자의 흡인력은 자유 양성자를 멈추고 원자와 새로운 화학적 결합을 형성하게 합니다.이러한 결합은 충분히 "추운" 온도(즉, 태양 표면의 온도와 비슷한)와 모든 유형의 원자와 함께 발생합니다.따라서, 어떤 형태의 정상 물질과도 상호작용할 때, 저속의 자유 양성자는 자유롭지 않고 양성자와 분자가 접촉하는 원자 또는 분자의 전자에 이끌려 양성자와 분자가 결합하게 된다.그런 분자들은 "양성자화"되고 화학적으로 그것들은 단순히 수소 화합물이며 종종 양전하를 띤다.그 결과 브뢴스테드산이 되는 경우가 많습니다.예를 들어, 물 속의 물 분자에 의해 포획된 양성자는 수성인 하이드로늄이 된다. H₃O⁺.

화학에서의 양성자

원자 번호

화학에서, 원자의 핵에 있는 양성자의 수는 원자가 속한 화학 원소를 결정하는 원자 번호로 알려져 있다.예를 들어, 염소의 원자 번호는 17입니다. 이것은 각 염소 원자가 17개의 양성자를 가지고 있고 17개의 양성자를 가진 모든 원자가 염소 원자임을 의미합니다.각 원자의 화학적 특성은 (음전하) 전자의 수에 의해 결정되며, 중성 원자의 경우 총 전하가 0이 되도록 (양전하) 양성자의 수와 같습니다.예를 들어, 중성 염소 원자는 17개의 양성자와 17개의 전자들로 이루어진 반면 Cl 음이온은⁻ 17개의 양성자와 18개의 전자들로 총 전하 -1입니다.

그러나 주어진 원소의 모든 원자가 반드시 동일한 것은 아니다.중성자의 수는 다른 동위원소를 형성하기 위해 달라질 수 있으며, 에너지 수준이 달라서 다른 핵 이성질체가 발생할 수 있다.예를 들어 염소의 안정 동위원소는 두 가지가 있다.³⁵
₁₇Cl은
35 - 17 = 18 중성자, Cl은
37 - 17 = 20 중성자.

수소 이온

화학에서 양성자란 용어는 수소 이온 H를⁺
가리킨다. 수소의 원자 번호가 1이기 때문에 수소 이온은 전자가 없고 양성자(그리고 가장 풍부한 동위원소 프로튬
H의 경우 중성자 0개)로 구성된 맨 핵에 해당한다.양성자는 수소 원자의 반지름의 약 1/64,000만을 가진 "나전하"이며, 화학적으로 매우 반응적이다.따라서, 자유 양성자는 액체 같은 화학 시스템에서 매우 짧은 수명을 가지며 사용 가능한 분자의 전자 구름과 즉시 반응합니다.수용액에서 수소 이온인₃⁺ HO를 형성하고, HO는 [HO₅₂]⁺ 및 [HO₉₄]^+[47]와 같은 클러스터의 물 분자에 의해 더욱 용해됩니다.

산-염기 반응에서 H의⁺
전달을 보통 "프로톤 전달"이라고 한다.산은 양성자 공여체, 염기는 양성자 수용체라고 한다.마찬가지로, 양성자 펌프나 양성자 채널과 같은 생화학 용어는 수화⁺
H 이온의 움직임을 의미한다.

중수소 원자로부터 전자를 제거함으로써 생성되는 이온은 양성자가 아닌 중수소로 알려져 있다.마찬가지로, 삼중수소 원자에서 전자를 제거하면 삼중수소가 생성된다.

양성자핵자기공명(NMR)

또한 화학에서 "양성자 NMR"이라는 용어는 핵자기 공명에 의해 (대부분 유기) 분자의 수소-1 핵을 관찰하는 것을 말한다.이 방법은 양성자의 각 운동량(또는 스핀)에 의한 양자화된 자기 모멘트를 사용하며, 이는 플랑크 상수의 1/2과 같다.( ${\displaystyle /}$ /$$ \ $displaystyle \hbar / 2$ ) $$。이름은 양성자가 화합물의 프로튬(수소-1 원자)에서 발생할 때 양성자를 조사하는 것을 의미하며, 연구 중인 화합물에 자유 양성자가 존재한다는 것을 의미하지는 않습니다.

인체 노출

아폴로 달 표면 실험 패키지 (ALSEP)는 태양풍에 있는 입자의 95% 이상이 전자와 양성자이며, 대략 같은 ^[48][49]수라고 결정했다.

태양풍 분광계가 지속적으로 측정했기 때문에, 지구의 자기장이 도착하는 태양풍 입자에 어떤 영향을 미치는지 측정할 수 있었다.각 궤도의 약 3분의 2 동안, 달은 지구 자기장 밖에 있다.이 시기에, 전형적인 양성자 밀도는 입방 센티미터 당 10에서 20 센티미터였고, 대부분의 양성자는 초당 400에서 650 킬로미터의 속도를 가지고 있었다.매달 약 5일 동안 달은 지구의 지자기 꼬리 안에 있고, 일반적으로 태양풍 입자는 발견되지 않았다.달 궤도의 나머지 부분 동안, 달은 자기장으로 알려진 과도기 영역에 있는데, 여기서 지구의 자기장은 태양풍에 영향을 미치지만 완전히 제외하지는 않는다.이 지역에서 입자속은 감소하며, 전형적인 양성자 속도는 초당 250에서 450 킬로미터입니다.달밤 동안 분광계는 달에 의해 태양풍으로부터 보호되었고 태양풍 입자는 ^[48]측정되지 않았다.

양성자는 또한 은하 우주선에서 비롯된 외부 태양계를 가지고 있는데, 이 은하 우주선은 전체 입자 흐름의 약 90%를 차지한다.이러한 양성자는 종종 태양풍 양성자보다 높은 에너지를 가지고 있으며, 그 강도는 태양에서 오는 양성자보다 훨씬 균일하고 덜 가변적이다. 양성자의 생산은 코로나 질량 방출과 같은 태양 양성자 사건에 의해 크게 영향을 받는다.

우주 여행에서 전형적으로 볼 수 있는 양성자의 선량률 효과에 대한 연구가 수행되었다.^[49][50]좀 더 구체적으로 말하면, 양성자 ^[49]노출에 의한 암 발병 동안 어떤 특정 염색체가 손상되었는지 확인하고 손상을 정의하고자 하는 희망이 있다.또 다른 연구는 모리스 물 미로에서 측정한 도파민 기능, 암페타민에 의한 조건부 ^[50]미각 혐오 학습, 공간 학습 및 기억 등 신경 화학 및 행동 종단에 대한 양성자 조사에 대한 노출의 영향을 결정하는 것을 검토한다.행성간 양성자 폭격으로 인한 우주선의 전기 충전도 연구를 ^[51]위해 제안되었다.은하 우주선과 그들의 가능한 건강 영향, 그리고 태양 양성자 사건 노출을 포함한 우주 여행과 관련된 많은 연구가 있다.

미국의 바이오스택과 소련의 바이오스택 우주여행 실험은 Artemia ^[52]cysts를 포함한 미생물의 중이온에 의해 유발되는 분자 손상의 심각성을 입증했다.

안티프로톤

CPT-대칭성은 입자와 반입자의 상대적 특성에 강한 제약을 가하기 때문에 엄격한 테스트에 노출되어 있습니다.예를 들어, 양성자와 반양성자의 전하가 정확히 0이 되어야 합니다.이 동등성은 10분의⁸ 1로 테스트되었습니다.그들의 군중의 평등도 10분의⁸ 1보다 더 나은 것으로 입증되었다.페닝 트랩에 안티프로톤을 고정함으로써 양성자와 안티프로톤의 전하 대 질량비의 동일성을 6×10^{9 [53]}중 한 부분에 대해 시험했다.반양성자의 자기모멘트는 8×10⁻³ 핵보어 마그네톤의 오차로 측정되었으며 ^[54]양성자와 동일하고 반대인 것으로 밝혀졌다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

외부 링크

• Wikimedia Commons 양성자 관련 미디어
• LBL에서의 파티클 데이터 그룹
• 대형 강입자 가속기
• Eaves, Laurence; Copeland, Ed; Padilla, Antonio (Tony) (2010). "The shrinking proton". Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham.