Protone: differenze tra le versioni

Versione delle 09:00, 29 set 2022

Versione delle 07:12, 24 ott 2022

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| composizione = 2 [[quark up]], 1 [[quark down]] (uud)

| classificazione = Particella composta ([[adrone]])

| famiglia = [[Fermione|Fermioni]]

| gruppo = [[Barione|Barioni]]

| interazione = [[Interazione gravitazionale|Gravitazionale]], [[Interazione elettromagnetica|elettromagnetica]], [[Interazione debole|debole]], [[Interazione forte|forte]]

| antiparticella = [[Antiprotone]] ({{particella subatomica|antiprotone}})

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[[File:Mass-comparison-atomic-components.svg|thumb|Confronto tra le masse di elettrone, protone e neutrone.]]

Il valore della carica elettrica del protone è uguale a quello dell'[[elettrone]], ma di segno opposto ({{M|1,602|e=−19|ul=C}}). Nei nuclei la forza repulsiva fra i protoni è bilanciata dalle presenza dei [[neutrone|neutroni]] e dalla [[Interazione forte|forza nucleare forte]] che attrae i [[Nucleone|nucleoni]] fra loro. La [[massa a riposo]] del protone è pari a circa {{M|1,6726231|e=−27|ul=kg}} ({{M|9,3828|e=2|ul=MeV}}/[[velocità della luce|''c''²]]), leggermente inferiore a quella del neutrone e circa 1836 volte superiore a quella dell'elettrone.

Il [[Magnetone nucleare#Momento magnetico anomalo del protone|momento magnetico del protone]] in unità di [[magnetone nucleare]] è pari a +2,793 μ_N: è stato possibile spiegare il valore ''anomalo'' del momento magnetico del protone solo grazie al [[modello a quark costituenti]] introdotto negli [[Anni 1960|anni sessanta]].

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:<math> r_p = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{e^2}{m_pc^2} </math>

pari a {{M|1,529|e=−18|ul=m}}, il quale però non ha un significato fisico ben definito. Infatti, sperimentalmente, la sua carica elettrica si distribuisce in una sfera di raggio medio pari a {{Converti|0,833 ± 0,010|fm|m|lk=on|abbr=on}}<ref name="ref_A" /><ref>{{Cita web|url=https://www.media.inaf.it/2021/05/14/raggio-massa-protone/|titolo=Misurato il raggio di massa del protone|data=14 maggio 2021}}</ref>. Il raggio del protone è cioè circa 60.000{{formatnum:60000}} volte più piccolo di quello dell'atomo libero di [[elio]], che è di circa {{M|50 [[Picometro|picometri]]u=pm}}. Per avere un'idea della sua dimensione, si può considerare che il diametro di un capello umano è circa diecimila miliardi di volte maggiore di quello di un protone, oppure che il puntino di una i potrebbe contenerne circa 500 miliardi, seppure mediamente molto distanziati fra loro.<ref>{{cita libro|autore=Bill Bryson|titolo=Breve storia di (quasi) tutto|anno=2006|editore=Guanda}}</ref>

== Proprietà chimiche ==

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==Proprietà quantistiche==

Il protone, al contrario di altre particelle come l'[[elettrone]], non è una particella fondamentale ma è costituito da [[Quark (particella)|quark]] e [[gluone|gluoni]], legati dal meccanismo chiamato [[Confinamento dei quark|confinamento di colore]]. Il confinamento è una fenomeno risultante dalla [[interazione forte]], la cui natura è però oscura ed elusiva. Ad esempio, è interessante notare che la grandissima parte, il 99% circa, della massa del protone, come di quella del neutrone, è determinata dall'energia della stessa [[interazione forte]] che tiene uniti i [[Quark (particella)|quark]], piuttosto che dalla loro massa propria.<ref>{{cita pubblicazione|url=https://physics.aps.org/articles/v11/118|lingua=en|autore=André Walker-Loud|rivista=Physics|volume=11|pagina=118|data=19 Novembre 2018|titolo=Viewpoint: Dissecting the Mass of the Proton}}</ref> L'intensità della forza nucleare forte decresce al crescere dell'energia delle particelle interagenti, sicché i quark e i gluoni si manifestano come particelle singole solo in collisioni ad alte energie o temperature, alle quali i protoni, come in generale gli altri [[adrone|adroni]], fondono formando il [[plasma di quark e gluoni]].

La struttura interna dei protoni è studiata negli acceleratori di particelle attraverso gli [[urto elastico|urti elastici]] e anelastici ad alta energia fra protoni e [[Nucleone|nucleoni]] e fra protoni e [[Leptone|leptoni]], come gli elettroni. Da questo tipo di esperimenti, a partire da [[SLAC]], è stato possibile scoprire per la prima volta l'esistenza di particelle interne al protone.<ref>{{cita web|url=https://cerncourier.com/a/deep-import-of-deep-inelastic-scattering/|titolo=Deep import of deep inelastic scattering|autore=Max Klein|data=2 Novembre 1999|accesso=26 aprile 2020|lingua=en}}</ref> Sulla base di questi esperimenti, Feynman formulò il modello a [[partone|partoni]], il primo che tenesse in considerazione la struttura composita del protone.<ref name="feynman">