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Un protón es una partícula subatómica , símbolo
pag
o
pag+
, con una carga eléctrica positiva de +1 e carga elemental y una masa ligeramente menor que la de un neutrón . Los protones y neutrones, cada uno con masas de aproximadamente una unidad de masa atómica , se denominan colectivamente " nucleones " (partículas presentes en los núcleos atómicos).

Uno o más protones están presentes en el núcleo de cada átomo ; son una parte necesaria del núcleo. El número de protones en el núcleo es la propiedad definitoria de un elemento y se conoce como número atómico (representado por el símbolo Z ). Dado que cada elemento tiene un número único de protones, cada elemento tiene su propio número atómico único.

La palabra protón en griego significa "primero", y este nombre fue dado al núcleo de hidrógeno por Ernest Rutherford en 1920. En años anteriores, Rutherford había descubierto que el núcleo de hidrógeno (conocido por ser el núcleo más ligero) podía extraerse de los núcleos. de nitrógeno por colisiones atómicas. [3] Por lo tanto, los protones eran candidatos a ser una partícula fundamental y, por lo tanto, un bloque de construcción de nitrógeno y todos los demás núcleos atómicos más pesados.

Aunque los protones se consideraron originalmente partículas fundamentales o elementales , en el modelo estándar moderno de física de partículas , los protones se clasifican como hadrones , como los neutrones , el otro nucleón . Los protones son partículas compuestas compuestas por tres quarks de valencia : dos quarks up de carga +2/3ey un quark abajo de carga -1/3e . El resto de masas de quarks contribuyen solo con alrededor del 1% de la masa de un protón. [4] El resto de la masa de un protón se debe a la energía de enlace de la cromodinámica cuántica , que incluye la energía cinética de los quarks y la energía de los campos de gluones que unen a los quarks. Dado que los protones no son partículas fundamentales, poseen un tamaño medible; el radio de carga cuadrático medio de la raíz de un protón es de aproximadamente 0,84 a 0,87 fm (o0,84 × 10 −15 hasta0,87 × 10 -15  m ). [5] [6] En 2019, dos estudios diferentes, utilizando diferentes técnicas, han encontrado que el radio del protón es de 0,833 fm, con una incertidumbre de ± 0,010 fm. [7] [8]

Los protones libres ocurren ocasionalmente en la Tierra: las tormentas eléctricas pueden producir protones con energías de hasta varias decenas de MeV. [9] [10] A temperaturas y energías cinéticas suficientemente bajas, los protones libres se unirán a los electrones . Sin embargo, el carácter de tales protones ligados no cambia y siguen siendo protones. Un protón rápido que se mueve a través de la materia se ralentizará por interacciones con electrones y núcleos, hasta que sea capturado por la nube de electrones de un átomo. El resultado es un átomo protonado, que es un compuesto químico de hidrógeno. En el vacío, cuando hay electrones libres, un protón suficientemente lento puede recoger un solo electrón libre, convirtiéndose en un átomo de hidrógeno neutro , que es químicamente unradicales libres . Estos "átomos de hidrógeno libres" tienden a reaccionar químicamente con muchos otros tipos de átomos a energías suficientemente bajas. Cuando los átomos de hidrógeno libres reaccionan entre sí, forman moléculas de hidrógeno neutro (H 2 ), que son el componente molecular más común de las nubes moleculares en el espacio interestelar .

Los protones libres se utilizan habitualmente para aceleradores para la terapia de protones o para varios experimentos de física de partículas , siendo el ejemplo más poderoso el Gran Colisionador de Hadrones .

Descripción [ editar ]

Problema sin resolver en física :

¿Cómo transportan los quarks y gluones el giro de los protones?

(más problemas sin resolver en física)

Los protones son spin-1/2 fermiones y se componen de tres quarks de valencia, [11] haciéndolos bariones (un subtipo de hadrones ). Los dos quarks up y un quark down de un protón se mantienen unidos por la fuerza fuerte , mediada por gluones . [12] : 21-22 Una perspectiva moderna tiene un protón compuesto por los quarks de valencia (arriba, arriba, abajo), los gluones y pares transitorios de quarks marinos . Los protones tienen una distribución de carga positiva que decae de forma aproximadamente exponencial, con un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,8 fm. [13]

Los protones y los neutrones son ambos nucleones , que pueden estar unidos por la fuerza nuclear para formar núcleos atómicos . El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno (con el símbolo químico "H") es un protón solitario. Los núcleos de los isótopos de hidrógeno pesado deuterio y tritio contienen un protón unido a uno y dos neutrones, respectivamente. Todos los demás tipos de núcleos atómicos están compuestos por dos o más protones y varios números de neutrones.

Historia [ editar ]

El concepto de una partícula similar al hidrógeno como componente de otros átomos se desarrolló durante un largo período. Ya en 1815, William Prout propuso que todos los átomos están compuestos de átomos de hidrógeno (a los que llamó "protilos"), basándose en una interpretación simplista de los primeros valores de los pesos atómicos (ver la hipótesis de Prout ), que fue refutada cuando se obtuvieron valores más precisos. Medido. [14] : 39–42

Ernest Rutherford en la primera conferencia de Solvay , 1911
Protón detectado en una cámara de niebla de isopropanol

En 1886, Eugen Goldstein descubrió los rayos del canal (también conocidos como rayos anódicos) y demostró que eran partículas cargadas positivamente (iones) producidas a partir de gases. Sin embargo, dado que las partículas de diferentes gases tenían diferentes valores de relación carga-masa (e / m), no podían identificarse con una sola partícula, a diferencia de los electrones negativos descubiertos por JJ Thomson . Wilhelm Wien en 1898 identificó al ion hidrógeno como la partícula con la relación carga-masa más alta en los gases ionizados. [15]

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

En 1917 (en experimentos informados en 1919 y 1925), Rutherford demostró que el núcleo de hidrógeno está presente en otros núcleos, un resultado que generalmente se describe como el descubrimiento de protones. [16] Estos experimentos comenzaron después de que Rutherford se diera cuenta de que, cuando las partículas alfafueron disparados al aire (principalmente nitrógeno), sus detectores de centelleo mostraron las firmas de núcleos de hidrógeno típicos como un producto. Después de la experimentación, Rutherford rastreó la reacción hasta el nitrógeno en el aire y descubrió que cuando se introducían partículas alfa en nitrógeno gaseoso puro, el efecto era mayor. En 1919, Rutherford asumió que la partícula alfa simplemente eliminó un protón del nitrógeno y lo convirtió en carbono. Después de observar las imágenes de la cámara de niebla de Blackett en 1925, Rutherford se dio cuenta de que la partícula alfa estaba absorbida. Después de la captura de la partícula alfa, se expulsa un núcleo de hidrógeno, de modo que el resultado final es oxígeno pesado, no carbono, es decir, Z no disminuye sino que aumenta (ver la reacción inicial propuesta a continuación). Esta fue la primera reacción nuclear reportada , 14 N + α →17 O + p. Rutherford pensó al principio en nuestra "p" moderna en esta ecuación como un ion hidrógeno, H +.

Dependiendo de la perspectiva de cada uno, 1919 (cuando se consideró experimentalmente como derivado de otra fuente que el hidrógeno) o 1920 (cuando fue reconocido y propuesto como una partícula elemental) puede considerarse como el momento en que el protón fue "descubierto".

Rutherford sabía que el hidrógeno era el elemento más simple y liviano y fue influenciado por la hipótesis de Prout de que el hidrógeno era el componente básico de todos los elementos. El descubrimiento de que el núcleo de hidrógeno está presente en otros núcleos como una partícula elemental llevó a Rutherford a darle al núcleo de hidrógeno H + un nombre especial como partícula, ya que sospechaba que el hidrógeno, el elemento más ligero, contenía solo una de estas partículas. Llamó a este nuevo bloque de construcción fundamental del núcleo el protón, después del singular neutro de la palabra griega para "primero", πρῶτον. Sin embargo, Rutherford también tenía en mente la palabra protilo tal como la usaba Prout. Rutherford habló en la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en su Cardiffreunión a partir del 24 de agosto de 1920. [17] Rutherford propuso por primera vez (erróneamente, ver más arriba) que esta reacción de nitrógeno era 14 N + α → 14 C + α + H +. En la reunión, Oliver Lodge le pidió un nuevo nombre para el núcleo de hidrógeno positivo para evitar confusiones con el átomo de hidrógeno neutro. Inicialmente sugirió tanto el protón como el proutón (después de Prout). [18] Rutherford informó más tarde que la reunión había aceptado su sugerencia de que el núcleo de hidrógeno se llamara "protón", siguiendo la palabra de Prout "protilo". [19] El primer uso de la palabra "protón" en la literatura científica apareció en 1920. [20] [21]

Estabilidad [ editar ]

Problema sin resolver en física :

¿Los protones son fundamentalmente estables? ¿O se descomponen con una vida útil finita como lo predicen algunas extensiones del modelo estándar?

(más problemas sin resolver en física)

El protón libre (un protón que no está unido a nucleones o electrones) es una partícula estable que no se ha observado que se descomponga espontáneamente en otras partículas. Los protones libres se encuentran naturalmente en una serie de situaciones en las que las energías o temperaturas son lo suficientemente altas como para separarlos de los electrones, por los que tienen cierta afinidad. Los protones libres existen en plasmas en los que las temperaturas son demasiado altas para permitir que se combinen con los electrones . Los protones libres de alta energía y velocidad constituyen el 90% de los rayos cósmicos , que se propagan en el vacío a distancias interestelares. Los protones libres se emiten directamente desde los núcleos atómicos en algunos tipos raros de desintegración radiactiva.. Los protones también resultan (junto con los electrones y los antineutrinos ) de la desintegración radiactiva de los neutrones libres, que son inestables.

La desintegración espontánea de los protones libres nunca se ha observado y, por lo tanto, los protones se consideran partículas estables según el modelo estándar. Sin embargo, algunas grandes teorías unificadas (GUT) de la física de partículas predicen que la desintegración de protones debería tener lugar con vidas útiles entre 10 31 y 10 36 años y las búsquedas experimentales han establecido límites más bajos en la vida media de un protón para varios productos de desintegración supuestos. [22] [23] [24]

Los experimentos en el detector Super-Kamiokande en Japón dieron límites más bajos para la vida media de protones de6.6 × 10 33  años para la desintegración a un antimuon y un pion neutro , y8.2 × 10 33  años para la desintegración a un positrón y un pión neutro. [25] Otro experimento en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury en Canadá buscó rayos gamma resultantes de núcleos residuales resultantes de la desintegración de un protón del oxígeno-16. Este experimento fue diseñado para detectar la desintegración de cualquier producto y estableció un límite inferior para la vida útil del protón de2,1 × 10 29  años . [26]

Sin embargo, se sabe que los protones se transforman en neutrones mediante el proceso de captura de electrones (también llamado desintegración beta inversa ). Para los protones libres, este proceso no ocurre espontáneamente sino solo cuando se suministra energía. La ecuación es:


pag+
+ mi- → norte + νmi

El proceso es reversible; los neutrones pueden volver a convertirse en protones a través de la desintegración beta , una forma común de desintegración radiactiva . De hecho, un neutrón libre se desintegra de esta manera, con una vida media de unos 15 minutos.

Los quarks y la masa de un protón [ editar ]

En cromodinámica cuántica , la teoría moderna de la fuerza nuclear, la mayor parte de la masa de protones y neutrones se explica por la relatividad especial . La masa de un protón es aproximadamente 80 a 100 veces mayor que la suma de las masas en reposo de los quarks que lo componen, mientras que los gluones tienen masa en reposo cero. La energía extra de los quarks y gluones en una región dentro de un protón, en comparación con la energía en reposo de los quarks solos en el vacío QCD , representa casi el 99% de la masa. La masa en reposo de un protón es, por tanto, la masa invariantedel sistema de quarks y gluones en movimiento que componen la partícula y, en tales sistemas, incluso la energía de las partículas sin masa se sigue midiendo como parte de la masa en reposo del sistema.

Dos términos se utilizan en referencia a la masa de los quarks que componen los protones: quark corriente de masa se refiere a la masa de un quark por sí mismo, mientras constituyente quark masa se refiere a la masa del quark actual más la masa de la gluon campo de partículas que rodea el cuarc. [27] : 285-286 [28] : 150-151 Estas masas suelen tener valores muy diferentes. Como se señaló, la mayor parte de la masa de un protón proviene de los gluones que unen los quarks actuales, en lugar de los mismos quarks. Si bien los gluones son inherentemente sin masa, poseen energía; para ser más específicos, la cromodinámica cuántica vincula la energía(QCBE), y es esto lo que contribuye en gran medida a la masa total de protones (ver masa en relatividad especial ). Un protón tiene una masa de aproximadamente 938  MeV / c 2 , de los cuales la masa en reposo de sus tres quarks de valencia contribuye sólo con unos 9,4 MeV / c 2 ; gran parte del resto se puede atribuir al QCBE de los gluones . [29] [30] [31]

La función de onda del modelo de quark constituyente para el protón es

La dinámica interna de los protones es complicada, porque está determinada por el intercambio de gluones de los quarks y la interacción con varios condensados ​​de vacío. Lattice QCD proporciona una forma de calcular la masa de un protón directamente a partir de la teoría con cualquier precisión, en principio. Los cálculos más recientes [32] [33] afirman que la masa se determina con una precisión superior al 4%, incluso con una precisión del 1% (véase la Figura S5 en Dürr et al. [33] ). Estas afirmaciones siguen siendo controvertidas, porque los cálculos aún no se pueden hacer con quarks tan ligeros como en el mundo real. Esto significa que las predicciones se encuentran mediante un proceso de extrapolación , que puede introducir errores sistemáticos. [34]Es difícil saber si estos errores se controlan correctamente, porque las cantidades que se comparan con el experimento son las masas de los hadrones , que se conocen de antemano.

Estos cálculos recientes son realizados por supercomputadoras masivas y, como señalan Boffi y Pasquini: "aún falta una descripción detallada de la estructura del nucleón porque ... el comportamiento a larga distancia requiere un tratamiento no perturbativo y / o numérico ..." [ 35] Los enfoques más conceptuales de la estructura de los protones son: el enfoque del solitón topológico originalmente debido a Tony Skyrme y el enfoque AdS / QCD más preciso que lo extiende para incluir una teoría de cuerdas de gluones, [36] varios modelos inspirados en QCD como el modelo de bolsa y el modelo de quark constituyente , que fueron populares en la década de 1980, y las reglas de suma de SVZ, que permiten cálculos aproximados de masa aproximados. [37] Estos métodos no tienen la misma precisión que los métodos QCD de celosía de fuerza bruta, al menos no todavía.

Radio de carga [ editar ]

El problema de definir un radio para un núcleo atómico (protón) es similar al problema del radio atómico , en el sentido de que ni los átomos ni sus núcleos tienen límites definidos. Sin embargo, el núcleo se puede modelar como una esfera de carga positiva para la interpretación de experimentos de dispersión de electrones : debido a que no hay un límite definido para el núcleo, los electrones "ven" un rango de secciones transversales, para las cuales se puede tomar una media. . La calificación de "rms" (para " raíz cuadrada media ") surge porque es la sección transversal nuclear, proporcional al cuadrado del radio, la que determina la dispersión de electrones.

El valor internacionalmente aceptado del radio de carga de un protón es0.8768  fm (ver órdenes de magnitud para comparar con otros tamaños). Este valor se basa en mediciones que involucran un protón y un electrón (es decir, mediciones de dispersión de electrones y cálculos complejos que involucran la sección transversal de dispersión basada en la ecuación de Rosenbluth para la sección transversal de transferencia de momento ) y estudios de los niveles de energía atómica de hidrógeno y deuterio.

Sin embargo, en 2010, un equipo de investigación internacional publicó una medición del radio de carga del protón mediante el desplazamiento de Lamb en hidrógeno muónico (un átomo exótico hecho de un protón y un muón cargado negativamente ). Como un muón es 200 veces más pesado que un electrón, su longitud de onda de De Broglie es correspondientemente más corta. Este orbital atómico más pequeño es mucho más sensible al radio de carga del protón, por lo que permite una medición más precisa. Su medida del radio de carga cuadrático medio de un protón es "0.841 84 (67) fm , que difiere en 5.0 desviaciones estándar del valor CODATA de0.8768 (69) fm ". [38] En enero de 2013, un valor actualizado para el radio de carga de un protón—0.840 87 (39) fm —se publicó. La precisión se mejoró 1,7 veces, aumentando la importancia de la discrepancia a 7σ. [6] El ajuste CODATA de 2014 redujo ligeramente el valor recomendado para el radio del protón (calculado utilizando únicamente mediciones de electrones) a0.8751 (61) fm , pero esto deja la discrepancia en 5.6σ.

Si no se encontraran errores en las mediciones o cálculos, habría sido necesario volver a examinar la teoría fundamental más precisa y mejor probada del mundo: la electrodinámica cuántica . [39] El radio del protón era un rompecabezas a partir de 2017. [40] [41]

Se llegó a una resolución en 2019, cuando dos estudios diferentes, utilizando diferentes técnicas que involucraban el desplazamiento de Lamb del electrón en hidrógeno, y el correspondiente para el protio muónico, encontraron que el radio del protón era de 0.833 fm, con una incertidumbre de ± 0.010 fm. . [42] [43]

El radio del protón está relacionado con el factor de forma y la sección transversal de transferencia de momento . El factor de forma atómica G modifica la sección transversal correspondiente al protón puntual.

El factor de forma atómica está relacionado con la densidad de la función de onda del objetivo:

El factor de forma se puede dividir en factores de forma eléctricos y magnéticos. Estos se pueden escribir además como combinaciones lineales de factores de forma de Dirac y Pauli. [41]

Presión dentro del protón [ editar ]

Dado que el protón está compuesto por quarks confinados por gluones, se puede definir una presión equivalente que actúa sobre los quarks. Esto permite el cálculo de su distribución en función de la distancia desde el centro utilizando la dispersión Compton de electrones de alta energía (DVCS, para una dispersión Compton profundamente virtual ). La presión es máxima en el centro, alrededor de 10 35 Pa, que es mayor que la presión dentro de una estrella de neutrones . [44] Es positivo (repulsivo) a una distancia radial de aproximadamente 0,6 fm, negativo (atractivo) a distancias mayores y muy débil más allá de aproximadamente 2 fm.

Radio de carga en protón solvatado, hidronio [ editar ]

El radio del protón hidratado aparece en la ecuación de Born para calcular la entalpía de hidratación del hidronio .

Interacción de protones libres con materia ordinaria [ editar ]

Aunque los protones tienen afinidad por los electrones cargados de manera opuesta, esta es una interacción de energía relativamente baja y, por lo tanto, los protones libres deben perder suficiente velocidad (y energía cinética ) para asociarse estrechamente y unirse a los electrones. Los protones de alta energía, al atravesar la materia ordinaria, pierden energía por colisiones con núcleos atómicos y por ionización de átomos (eliminando electrones) hasta que se ralentizan lo suficiente como para ser capturados por la nube de electrones en un átomo normal.

Sin embargo, en tal asociación con un electrón, el carácter del protón unido no cambia y sigue siendo un protón. La atracción de los protones libres de baja energía a cualquier electrón presente en la materia normal (como los electrones en los átomos normales) hace que los protones libres se detengan y formen un nuevo enlace químico con un átomo. Tal enlace ocurre a cualquier temperatura suficientemente "fría" (es decir, comparable a las temperaturas en la superficie del Sol) y con cualquier tipo de átomo. Por lo tanto, en interacción con cualquier tipo de materia normal (no plasmática), los protones libres de baja velocidad no permanecen libres, sino que son atraídos por los electrones de cualquier átomo o molécula con el que entran en contacto, lo que hace que el protón y la molécula se combinen. Entonces se dice que tales moléculas están " protonadas", y químicamente son simplemente compuestos de hidrógeno, a menudo cargados positivamente. A menudo, como resultado, se convierten en los llamados ácidos de Brønsted . Por ejemplo, un protón capturado por una molécula de agua en el agua se convierte en hidronio , el catión acuoso H
3
O+
.

Protón en química [ editar ]

Número atómico [ editar ]

En química , la cantidad de protones en el núcleo de un átomo se conoce como número atómico , que determina el elemento químico al que pertenece el átomo. Por ejemplo, el número atómico del cloro es 17; esto significa que cada átomo de cloro tiene 17 protones y que todos los átomos con 17 protones son átomos de cloro. Las propiedades químicas de cada átomo están determinadas por el número de electrones (cargados negativamente) , que para los átomos neutros es igual al número de protones (positivos), por lo que la carga total es cero. Por ejemplo, un átomo de cloro neutro tiene 17 protones y 17 electrones, mientras que un anión Cl - tiene 17 protones y 18 electrones para una carga total de -1.

Sin embargo, todos los átomos de un elemento dado no son necesariamente idénticos. El número de neutrones puede variar para formar diferentes isótopos y los niveles de energía pueden diferir, lo que resulta en diferentes isómeros nucleares . Por ejemplo, hay dos isótopos estables de cloro :35
17
Cl
con 35 - 17 = 18 neutrones y 37
17
Cl
con 37 - 17 = 20 neutrones.

Ión de hidrógeno [ editar ]

El protio, el isótopo más común de hidrógeno, consta de un protón y un electrón (no tiene neutrones). El término "ion hidrógeno" ( H+
) implica que ese átomo de H ha perdido su único electrón, lo que hace que solo quede un protón. Así, en química, los términos "protón" e "ion hidrógeno" (para el isótopo protio) se utilizan como sinónimos
El protón es una especie química única, ya que es un núcleo desnudo. Como consecuencia, no tiene existencia independiente en el estado condensado e invariablemente se encuentra unido por un par de electrones a otro átomo.

Ross Stewart, El protón: aplicación a la química orgánica (1985, p. 1)

En química, el término protón se refiere al ion hidrógeno, H+
. Dado que el número atómico del hidrógeno es 1, un ion de hidrógeno no tiene electrones y corresponde a un núcleo desnudo, que consta de un protón (y 0 neutrones para el isótopo más abundante protio 1 1H). El protón es una "carga desnuda" con sólo alrededor de 1 / 64.000 del radio de un átomo de hidrógeno, por lo que es extremadamente reactivo químicamente. El protón libre, por tanto, tiene una vida útil extremadamente corta en sistemas químicos como los líquidos y reacciona inmediatamente con la nube de electrones de cualquier molécula disponible. En solución acuosa, forma el ion hidronio , H 3 O + , que a su vez es solvatado adicionalmente por moléculas de agua en grupos como [H 5 O 2 ] + y [H 9 O 4 ] + . [45]

La transferencia de H+
en una reacción ácido-base se suele denominar "transferencia de protones". El ácido se denomina donante de protones y la base como aceptor de protones. Asimismo, términos bioquímicos como bomba de protones y canal de protones se refieren al movimiento de H hidratado.+
iones.

El ion producido al eliminar el electrón de un átomo de deuterio se conoce como deuterón, no protón. Asimismo, eliminar un electrón de un átomo de tritio produce un tritón.

Resonancia magnética nuclear de protones (RMN) [ editar ]

También en química, el término " RMN de protón " se refiere a la observación de núcleos de hidrógeno-1 en moléculas (principalmente orgánicas ) por resonancia magnética nuclear . Este método utiliza el giro del protón, que tiene el valor de la mitad (en unidades de hbar ). El nombre se refiere al examen de los protones tal como se encuentran en el protio (átomos de hidrógeno-1) en los compuestos y no implica que existan protones libres en el compuesto que se está estudiando.

Exposición humana [ editar ]

Los Paquetes de Experimentos de la Superficie Lunar del Apolo (ALSEP) determinaron que más del 95% de las partículas en el viento solar son electrones y protones, en números aproximadamente iguales. [46] [47]

Debido a que el espectrómetro de viento solar realizó mediciones continuas, fue posible medir cómo el campo magnético de la Tierra afecta las partículas de viento solar que llegan. Aproximadamente dos tercios de cada órbita, la Luna está fuera del campo magnético de la Tierra. En estos momentos, una densidad de protones típica era de 10 a 20 por centímetro cúbico, y la mayoría de los protones tenían velocidades de entre 400 y 650 kilómetros por segundo. Durante aproximadamente cinco días de cada mes, la Luna está dentro de la cola geomagnética de la Tierra y, por lo general, no se detectaron partículas de viento solar. Durante el resto de cada órbita lunar, la Luna se encuentra en una región de transición conocida como la vaina magnética., donde el campo magnético de la Tierra afecta al viento solar, pero no lo excluye por completo. En esta región, el flujo de partículas se reduce, con velocidades típicas de protones de 250 a 450 kilómetros por segundo. Durante la noche lunar, el espectrómetro fue protegido del viento solar por la Luna y no se midieron partículas de viento solar. [46]

Los protones también tienen un origen extrasolar de los rayos cósmicos galácticos , donde constituyen aproximadamente el 90% del flujo total de partículas. Estos protones a menudo tienen mayor energía que los protones del viento solar, y su intensidad es mucho más uniforme y menos variable que los protones provenientes del Sol, cuya producción se ve muy afectada por eventos de protones solares como las eyecciones de masa coronal .

Se han realizado investigaciones sobre los efectos de la tasa de dosis de los protones, como se encuentran típicamente en los viajes espaciales , sobre la salud humana. [47] [48] Para ser más específicos, se espera identificar qué cromosomas específicos están dañados y definir el daño durante el desarrollo del cáncer por exposición a protones. [47] Otra miradas estudio sobre la determinación de "los efectos de la exposición a la irradiación de protones en los puntos finales neuroquímicos y conductuales, incluyendo dopaminérgica funcionamiento, anfetamina inducida condicionada aprendizaje aversión al sabor, y el aprendizaje espacial y la memoria tal como se mide por el laberinto de agua de Morris . [48]También se ha propuesto para estudio la carga eléctrica de una nave espacial debido al bombardeo de protones interplanetario. [49] Hay muchos más estudios relacionados con los viajes espaciales, incluidos los rayos cósmicos galácticos y sus posibles efectos en la salud , y la exposición a eventos de protones solares .

Los experimentos de viaje espacial de American Biostack y Soviet Biorack han demostrado la gravedad del daño molecular inducido por iones pesados ​​en microorganismos, incluidos los quistes de Artemia . [50]

Antiprotón [ editar ]

La simetría CPT impone fuertes restricciones a las propiedades relativas de partículas y antipartículas y, por lo tanto, está abierta a pruebas rigurosas. Por ejemplo, las cargas de un protón y un antiprotón deben sumar exactamente cero. Esta igualdad se ha probado en una parte de10 8 . La igualdad de sus masas también ha sido probada en más de una parte en10 8 . Manteniendo antiprotones en una trampa de Penning , se ha probado la igualdad de la relación carga-masa de protones y antiprotones con una parte en6 × 10 9 . [51] El momento magnético de los antiprotones se ha medido con un error de8 × 10 −3 magnetons de Bohr nucleares , y se encuentra que es igual y opuesto al de un protón.

Ver también [ editar ]

  • Campo de fermiones
  • Hidrógeno
  • Hydron (química)
  • Lista de partículas
  • Reacción en cadena protón-protón
  • Modelo de quark
  • Crisis de giro de protones

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Valor CODATA 2018: masa de protones" . La referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . 20 de mayo de 2019 . Consultado el 20 de mayo de 2019 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
  2. ^ a b c d e f g "Valores recomendados de CODATA de 2018"
  3. ^ "protón | Definición, masa, carga y hechos" . Enciclopedia Británica . Consultado el 20 de octubre de 2018 .
  4. ^ Cho, Adrian (2 de abril de 2010). "Masa del quark común finalmente clavado" . Revista de ciencia . Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia . Consultado el 27 de septiembre de 2014 .
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Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con los protones en Wikimedia Commons
  • Grupo de datos de partículas en LBL
  • Gran Colisionador de Hadrones
  • Aleros, Laurence ; Copeland, Ed; Padilla, Antonio (Tony) (2010). "El protón que se contrae" . Sesenta símbolos . Brady Haran para la Universidad de Nottingham .