- عضویت
- 9/8/18
- ارسال ها
- 1,639
- امتیاز واکنش
- 12,858
- امتیاز
- 373
- سن
- 21
- محل سکونت
- Ahvaz
- زمان حضور
- 9 روز 3 دقیقه
پروتون
پروتون (Proton) ذره‌ای زیراتمی و با نشان +P، جرمی برابر با ۱۸۳۷ الکترون و اندکی کمتر از نوترون یعنی ۱ amu و باری معادل ۱۹-۱۰× ۱/۶۰۲۱۷۶۵۶۵ کولن است که بخشی از هر اتم را تشکیل می‌دهد. پروتون و نوترون را مجموعا نوکلئون یا ذرات هسته ای اتم می نامند. تعداد پروتون ها در هسته اتم های یک عنصر ویژگی های آن عنصر را مشخص می کند و از آنجاییکه پروتون ها اجزای ضروری هسته هستد هر اتم حداقل یک پروتون دارد. تعداد پروتون ها برای اتم های هر عنصر منحصر به فرد بوده و عدد اتمی آن اتم را تشکیل می دهد. واژه پروتون که در زبان یونانی به معنای «نخستین» به کار می رود، اولین بار توسط ارنست رادرفورد به کار گرفته شد. وی سال ها پیش از این نام گذاری متوجه شده بود که هسته هیدروژن را می توان توسط برخورد اتمی از هسته های نیتروژن استخراج کرد.
امروزه در مدل استاندارد فیزیک ذره، پروتون ها، هادرون می باشند و همانند نوترون ها از ۳ کوارک ساخته شده اند: دو کوارک بالا(با باری برابر با ۲/۳+ بار الکترون) و یک کوارک پایین با باری معادل ۱/۳- بار الکترون .جرم سکون کوارک تنها ۱٪ جرم پروتون را تشکیل می دهد. بقیه جرم پروتون شامل انرژی پیوند کرومودینامیک کوانتومی که شامل انرژی جنبشی کوارک و انرژی میدان های گلوئون است که کوارک ها را به هم متصل می کند. از آنجاییکه پروتون ها ذرات بنیادی نیستند، دارای اندازه ای فیزیکی می باشند که البته قطعی نیست و بین ۱۵-۱۰× ۰/۸۴ fm تا ۱۵-۱۰× ۰/۸۷ m گزارش شده است.
هر گاه دما به اندازه کافی پایین باشد، پروتون های آزاد با الکترون ها پیوند ایجاد می کنند اما ویژگی های خود را حفظ می نمایند. در چنین دمایی سرعت پروتونی که از راه ماده عبور می کند به دلیل برهم کنش با الکترون ها و هسته های دیگر کند و کندتر شده تا وقتی که توسط ابر الکترونی یک اتم به دام بیفتد. در نتیجه یک اتم پروتونی شده حاصل می شود که در واقع همان ترکیب شیمیایی هیدروژن می باشد. در خلا هر جایی که الکترون های آزاد در دسترس باشند، پروتونی که به اندازه کافی کند شده باشد می تواند یک الکترون برای خود برداشته و اتم خنثای هیدروژن را تشکیل دهد که از دیدگاه شیمیایی یک رادیکال آزاد است. چنین اتم های آزادی از هیدروژن تمایل برقراری واکنش با اتم های دیگر در انرژی هایی به اندازه کافی پایین را دارند. هنگامیکه اتم های آزاد هیدروژن با یکدیگر واکنش ایجاد می کنند مولکول های طبیعی هیدروژن یا H²را ایجاد می نمایند که فراوان ترین مولکول در فضای بین اختریست.
شرح
پروتون، فرمیونی با اسپین ½- است که از سه کوارک ظرفیت ساخته شده و دارای توزیع بار الکتریکی مثبتی است که با آهنگ نمایی کم می شود. شعاع پروتون حدودا ۰/۸ فمنتو متراست.همین کوارک های ظرفیت هستند که پروتون را به یک باریون که خود یک زیر ذره هادرونی ست تبدیل می کنند. دو کوارک بالا و یک کوارک پایین با نیرویی به غایت محکم به میانجیگری گلوئون به هم متصل هستند. امروزه بر این باوریم که پروتون از سه کوارک ظرفیت (بالا بالا پایین)، گلوئون ها و جفت هایی ظرفیتی از کوارک دریایی تشکیل شده اند.
پروتون و نوترون ذرات درون هسته‌ای هستند و می‌توانند توسط نیروی هسته‌ای به یکدیگر متصل شوند و هسته اتم را شکل دهند. هسته فراوان‌ترین ایزوتوپ هیدروژن تنها از یک پروتون تشکیل شده‌است. دو ایزوتوپ دیگر هیدروژن یعنی دوتریوم و تریتیوم به ترتیب دارای یک و دو نوترون هستند که به پروتون متصل شده‌اند. هسته سایر اتم‌ها از بیش از یک پروتون و تعداد متفاوتی نوترون شکل گرفته‌است.
تاریخچه
مدت زیادی نیاز بود تا مفهوم ذره هیدروژن-مانند به عنوان سازنده سایر اتم‌ها توسعه یابد. نخست، ویلیام پروت در ۱۸۱۵ بر پایه تفسیر ساده‌انگارانه‌ای از مقادیر وزن اتمی، چنین فرض کرد که همه اتم‌ها از اتم‌های هیدروژن که اون آن ها را پروتیل می نامید، تشکیل شده‌اند. پس از آن که مقدارهای دقیق‌تری اندازه‌گیری شدند، این فرضیه رد شد.
در ۱۸۸۶، اویگن گلدشتاین با کشف پرتوهای آندی نشان داد که این پرتوها مربوط به ذره‌هایی با بار مثبت هستند که از گازها تولید می شوند. البته از آنجاییکه این ذرات منتشر شده از گازهای مختلف، دارای نسبت بار به جرم متفاوتی بودند، شناسایی آنها بر خلاف الکترون با بار الکتریکی منفی، به عنوان یک ذره امکان‌پذیر نبود. اما در ۱۸۹۸ ویلهلم وین یون هیدروژن را به عنوان ذره ای که بیشینه نسبت بار به جرم در گازهای یونیزه را داراست کشف نمود.
پس از کشف هسته اتم توسط ارنست رادرفورد در ۱۹۱۱، آنتونیوس فن‌در بروک اظهار کرد که مکان هر عنصر در جدول تناوبی، متناظر با بار هسته آن است. هنری موزلی در ۱۹۱۳ این مطلب را با به‌کارگیری طیف پرتو ایکس به صورت تجربی تأیید کرد.
رادرفورد در ۱۹۱۷ ثابت کرد که هسته هیدروژن در هسته‌های دیگر نیز وجود دارد. معمولاً این نتیجه را به عنوان کشف پروتون در نظر می‌گیرند.[۹] رادرفورد آزمایشی انجام داد که در آن، ذرات آلفا را به هوا (که بیشتر آن نیتروژن است) شلیک نمود و آشکارگرها اثراتی از هیدروژن را به عنوان یک محصول واکنش نشان دادند. رادرفورد پس از آن که آزمایش را با نیتروژن خالص تکرار کرد و مشاهده کرد که اثرات بیشتر شده‌اند، چنین نتیجه گرفت که این ذره‌های هیدروژن تنها می‌توانند از نیتروژن آمده باشند و بنابراین نیتروژن باید محتوی هسته هیدروژن باشد. در این آزمایش یک هسته هیدروژن جدا شد و نیتروژن به اکسیژن-۱۷ تبدیل شد. این رخداد، نخستین واکنش هسته‌ای گزارش شده است:
14N + α → 17O + p
رادرفورد تحت تاثیر فرضیه پروت می دانست که هیدروژن ساده‌ترین و سبک‌ترین عنصر و واحد سازنده دیگر عناصر است. کشف این مطلب که هسته هیدروژن در همه هسته‌های دیگر وجود دارد، رادرفورد را بر آن داشت که نامی ویژه به عنوان یک ذره، به هسته هیدروژن بدهد. رادرفورد چنین پنداشت که هیدروژن به عنوان سبک‌ترین عنصر، تنها دارای یکی از این ذره‌ها است و این واحد سازنده بنیادی جدید را پروتون نامید. این واژه از کلمه‌ای یونانی به معنی نخستین، مشتق شده‌بود.
اولیور لاج در جلسه ای در موسسه بریتانیایی پیشرفت های علمی به تاریخ ۲۴ اوت ۱۹۲۰ از وی خواست تا به منظور جلوگیری از اشتباه شدن هیدروژن معمولی با هیدروژن مثبت نامی برای آن انتخاب کند. رادرفورد که واژه پروتیل را که توسط پروت استفاده شده بود در ذهن داشت هم پروتون (proton) و هم پرووتون (prouton) را پیشنهاد داد که واژه نخستین مورد پذیرش قرار گرفت.
تحقیقات نشان می دهد که رعد و برق می تواند پروتون هایی با انرژی تا چندین ده میلیون الکترون ولت تولید نماید.
ارنست رادرفورد
پروتون ها معمولا در پروتون درمانی یا آزمایش های متفاوت فیزیک ذره ای استفاده می شوند. یکی از مثال های مهم در این زمینه شتاب دهنده بزرگ هادرونی می باشد.
پایداری
پروتون آزاد (که به هیچ نوترون یا الکترونی پیوستگی ندارد) یک ذره پایدار است که تاکنون واپاشی آن مشاهده نشده‌است. در شرایطی که انرژی یا دما به قدری بالا باشد که نیرو جاذبه بین پروتون ها و ابرالکترونی متناظر با آن ها را جدا نماید، پروتون آزاد به وجود می آید. پروتون های آزاد در پلاسما نیز وجود دارند، جایی که دما آنقدر بالاست که اجازه پیوستن پروتون ها به الکترون ها را ندهد. ۹۰٪ پرتو کیهانی از پروتون های پرسرعت و پرانرژی تشکیل شده است که در فضای بین اختری پراکنده اند. پروتون در نوعی واپاشی هسته‌ای نادر از برخی هسته‌های اتم نیز منتشر می‌شود. پروتون به همراه الکترون و پادنوترینو در واپاشی نوترون آزاد نیز پدید می‌آید.
تاکنون واپاشی خودبه‌خودی پروتون آزاد مشاهده نشده‌است. برای همین، پروتون به عنوان ذره پایدار در نظر گرفته می‌شود. البته برخی نظریه‌های وحدت بزرگ فیزیک ذرات پیش‌بینی می‌کنند که واپاشی پروتون با نیم‌عمری با مرتبه بزرگی بین ۳۶+۱۰ و ۳۱+۱۰ سال انجام می‌شود. هرچند که نتیجه بعضی آزمایش‌ها حد پایین‌تری را برای این مقدار، پیشنهاد می‌دهد.
مثلا آزمایش در ردیاب سوپر کامیوکانده در ژاپن نیمه عمر کمتری برای پروتون نشان می دهد که برابر است با ۳۳+۱۰× ۶/۶ سال برای اینکه یک پروتون به یک پاد میون (پادموئون)و یک پیون واپاشی حاصل کند. از سوی دیگر ۳۳+۱۰× ۸/۲ سال طول می کشد تا همان پروتون به پوزیترون و یک پیون خنثی واپاشیده شود.
آزمایشی دیگر در مشاهده گر نوترینو سودبری در کانادا که مشغول ردیابی اشعه گاما در نوکلئون های حاصل واپاشی یک پروتون واپاشیده از اکسیژن-۱۶ بود، نیمه عمری برابر با ۲۹+۱۰× ۲/۱ سال را برای پروتون نشان داد.
از سوی دیگر، فرایند جذب الکترون توسط پروتون و تبدیل به نوترون، فرایندی شناخته‌شده در فیزیک است. البته این فرایند برای پروتون‌های آزاد، تنها در صورت وجود انرژی کافی انجام‌پذیر است. این واکنش، برگشت‌پذیر است و نوترون می‌تواند با تابش پرتو بتا به پروتون تبدیل شود که شکل متداولی از واپاشی هسته‌ای است. در واقع، نوترون آزاد با نیم‌عمر میانگین ۱۵ دقیقه به این صورت واپاشی می‌کند.
پروتون (Proton) ذره‌ای زیراتمی و با نشان +P، جرمی برابر با ۱۸۳۷ الکترون و اندکی کمتر از نوترون یعنی ۱ amu و باری معادل ۱۹-۱۰× ۱/۶۰۲۱۷۶۵۶۵ کولن است که بخشی از هر اتم را تشکیل می‌دهد. پروتون و نوترون را مجموعا نوکلئون یا ذرات هسته ای اتم می نامند. تعداد پروتون ها در هسته اتم های یک عنصر ویژگی های آن عنصر را مشخص می کند و از آنجاییکه پروتون ها اجزای ضروری هسته هستد هر اتم حداقل یک پروتون دارد. تعداد پروتون ها برای اتم های هر عنصر منحصر به فرد بوده و عدد اتمی آن اتم را تشکیل می دهد. واژه پروتون که در زبان یونانی به معنای «نخستین» به کار می رود، اولین بار توسط ارنست رادرفورد به کار گرفته شد. وی سال ها پیش از این نام گذاری متوجه شده بود که هسته هیدروژن را می توان توسط برخورد اتمی از هسته های نیتروژن استخراج کرد.
امروزه در مدل استاندارد فیزیک ذره، پروتون ها، هادرون می باشند و همانند نوترون ها از ۳ کوارک ساخته شده اند: دو کوارک بالا(با باری برابر با ۲/۳+ بار الکترون) و یک کوارک پایین با باری معادل ۱/۳- بار الکترون .جرم سکون کوارک تنها ۱٪ جرم پروتون را تشکیل می دهد. بقیه جرم پروتون شامل انرژی پیوند کرومودینامیک کوانتومی که شامل انرژی جنبشی کوارک و انرژی میدان های گلوئون است که کوارک ها را به هم متصل می کند. از آنجاییکه پروتون ها ذرات بنیادی نیستند، دارای اندازه ای فیزیکی می باشند که البته قطعی نیست و بین ۱۵-۱۰× ۰/۸۴ fm تا ۱۵-۱۰× ۰/۸۷ m گزارش شده است.
هر گاه دما به اندازه کافی پایین باشد، پروتون های آزاد با الکترون ها پیوند ایجاد می کنند اما ویژگی های خود را حفظ می نمایند. در چنین دمایی سرعت پروتونی که از راه ماده عبور می کند به دلیل برهم کنش با الکترون ها و هسته های دیگر کند و کندتر شده تا وقتی که توسط ابر الکترونی یک اتم به دام بیفتد. در نتیجه یک اتم پروتونی شده حاصل می شود که در واقع همان ترکیب شیمیایی هیدروژن می باشد. در خلا هر جایی که الکترون های آزاد در دسترس باشند، پروتونی که به اندازه کافی کند شده باشد می تواند یک الکترون برای خود برداشته و اتم خنثای هیدروژن را تشکیل دهد که از دیدگاه شیمیایی یک رادیکال آزاد است. چنین اتم های آزادی از هیدروژن تمایل برقراری واکنش با اتم های دیگر در انرژی هایی به اندازه کافی پایین را دارند. هنگامیکه اتم های آزاد هیدروژن با یکدیگر واکنش ایجاد می کنند مولکول های طبیعی هیدروژن یا H²را ایجاد می نمایند که فراوان ترین مولکول در فضای بین اختریست.
شرح
پروتون، فرمیونی با اسپین ½- است که از سه کوارک ظرفیت ساخته شده و دارای توزیع بار الکتریکی مثبتی است که با آهنگ نمایی کم می شود. شعاع پروتون حدودا ۰/۸ فمنتو متراست.همین کوارک های ظرفیت هستند که پروتون را به یک باریون که خود یک زیر ذره هادرونی ست تبدیل می کنند. دو کوارک بالا و یک کوارک پایین با نیرویی به غایت محکم به میانجیگری گلوئون به هم متصل هستند. امروزه بر این باوریم که پروتون از سه کوارک ظرفیت (بالا بالا پایین)، گلوئون ها و جفت هایی ظرفیتی از کوارک دریایی تشکیل شده اند.
پروتون و نوترون ذرات درون هسته‌ای هستند و می‌توانند توسط نیروی هسته‌ای به یکدیگر متصل شوند و هسته اتم را شکل دهند. هسته فراوان‌ترین ایزوتوپ هیدروژن تنها از یک پروتون تشکیل شده‌است. دو ایزوتوپ دیگر هیدروژن یعنی دوتریوم و تریتیوم به ترتیب دارای یک و دو نوترون هستند که به پروتون متصل شده‌اند. هسته سایر اتم‌ها از بیش از یک پروتون و تعداد متفاوتی نوترون شکل گرفته‌است.
تاریخچه
مدت زیادی نیاز بود تا مفهوم ذره هیدروژن-مانند به عنوان سازنده سایر اتم‌ها توسعه یابد. نخست، ویلیام پروت در ۱۸۱۵ بر پایه تفسیر ساده‌انگارانه‌ای از مقادیر وزن اتمی، چنین فرض کرد که همه اتم‌ها از اتم‌های هیدروژن که اون آن ها را پروتیل می نامید، تشکیل شده‌اند. پس از آن که مقدارهای دقیق‌تری اندازه‌گیری شدند، این فرضیه رد شد.
در ۱۸۸۶، اویگن گلدشتاین با کشف پرتوهای آندی نشان داد که این پرتوها مربوط به ذره‌هایی با بار مثبت هستند که از گازها تولید می شوند. البته از آنجاییکه این ذرات منتشر شده از گازهای مختلف، دارای نسبت بار به جرم متفاوتی بودند، شناسایی آنها بر خلاف الکترون با بار الکتریکی منفی، به عنوان یک ذره امکان‌پذیر نبود. اما در ۱۸۹۸ ویلهلم وین یون هیدروژن را به عنوان ذره ای که بیشینه نسبت بار به جرم در گازهای یونیزه را داراست کشف نمود.
پس از کشف هسته اتم توسط ارنست رادرفورد در ۱۹۱۱، آنتونیوس فن‌در بروک اظهار کرد که مکان هر عنصر در جدول تناوبی، متناظر با بار هسته آن است. هنری موزلی در ۱۹۱۳ این مطلب را با به‌کارگیری طیف پرتو ایکس به صورت تجربی تأیید کرد.
رادرفورد در ۱۹۱۷ ثابت کرد که هسته هیدروژن در هسته‌های دیگر نیز وجود دارد. معمولاً این نتیجه را به عنوان کشف پروتون در نظر می‌گیرند.[۹] رادرفورد آزمایشی انجام داد که در آن، ذرات آلفا را به هوا (که بیشتر آن نیتروژن است) شلیک نمود و آشکارگرها اثراتی از هیدروژن را به عنوان یک محصول واکنش نشان دادند. رادرفورد پس از آن که آزمایش را با نیتروژن خالص تکرار کرد و مشاهده کرد که اثرات بیشتر شده‌اند، چنین نتیجه گرفت که این ذره‌های هیدروژن تنها می‌توانند از نیتروژن آمده باشند و بنابراین نیتروژن باید محتوی هسته هیدروژن باشد. در این آزمایش یک هسته هیدروژن جدا شد و نیتروژن به اکسیژن-۱۷ تبدیل شد. این رخداد، نخستین واکنش هسته‌ای گزارش شده است:
14N + α → 17O + p
رادرفورد تحت تاثیر فرضیه پروت می دانست که هیدروژن ساده‌ترین و سبک‌ترین عنصر و واحد سازنده دیگر عناصر است. کشف این مطلب که هسته هیدروژن در همه هسته‌های دیگر وجود دارد، رادرفورد را بر آن داشت که نامی ویژه به عنوان یک ذره، به هسته هیدروژن بدهد. رادرفورد چنین پنداشت که هیدروژن به عنوان سبک‌ترین عنصر، تنها دارای یکی از این ذره‌ها است و این واحد سازنده بنیادی جدید را پروتون نامید. این واژه از کلمه‌ای یونانی به معنی نخستین، مشتق شده‌بود.
اولیور لاج در جلسه ای در موسسه بریتانیایی پیشرفت های علمی به تاریخ ۲۴ اوت ۱۹۲۰ از وی خواست تا به منظور جلوگیری از اشتباه شدن هیدروژن معمولی با هیدروژن مثبت نامی برای آن انتخاب کند. رادرفورد که واژه پروتیل را که توسط پروت استفاده شده بود در ذهن داشت هم پروتون (proton) و هم پرووتون (prouton) را پیشنهاد داد که واژه نخستین مورد پذیرش قرار گرفت.
تحقیقات نشان می دهد که رعد و برق می تواند پروتون هایی با انرژی تا چندین ده میلیون الکترون ولت تولید نماید.
ارنست رادرفورد
پروتون ها معمولا در پروتون درمانی یا آزمایش های متفاوت فیزیک ذره ای استفاده می شوند. یکی از مثال های مهم در این زمینه شتاب دهنده بزرگ هادرونی می باشد.
پایداری
پروتون آزاد (که به هیچ نوترون یا الکترونی پیوستگی ندارد) یک ذره پایدار است که تاکنون واپاشی آن مشاهده نشده‌است. در شرایطی که انرژی یا دما به قدری بالا باشد که نیرو جاذبه بین پروتون ها و ابرالکترونی متناظر با آن ها را جدا نماید، پروتون آزاد به وجود می آید. پروتون های آزاد در پلاسما نیز وجود دارند، جایی که دما آنقدر بالاست که اجازه پیوستن پروتون ها به الکترون ها را ندهد. ۹۰٪ پرتو کیهانی از پروتون های پرسرعت و پرانرژی تشکیل شده است که در فضای بین اختری پراکنده اند. پروتون در نوعی واپاشی هسته‌ای نادر از برخی هسته‌های اتم نیز منتشر می‌شود. پروتون به همراه الکترون و پادنوترینو در واپاشی نوترون آزاد نیز پدید می‌آید.
تاکنون واپاشی خودبه‌خودی پروتون آزاد مشاهده نشده‌است. برای همین، پروتون به عنوان ذره پایدار در نظر گرفته می‌شود. البته برخی نظریه‌های وحدت بزرگ فیزیک ذرات پیش‌بینی می‌کنند که واپاشی پروتون با نیم‌عمری با مرتبه بزرگی بین ۳۶+۱۰ و ۳۱+۱۰ سال انجام می‌شود. هرچند که نتیجه بعضی آزمایش‌ها حد پایین‌تری را برای این مقدار، پیشنهاد می‌دهد.
مثلا آزمایش در ردیاب سوپر کامیوکانده در ژاپن نیمه عمر کمتری برای پروتون نشان می دهد که برابر است با ۳۳+۱۰× ۶/۶ سال برای اینکه یک پروتون به یک پاد میون (پادموئون)و یک پیون واپاشی حاصل کند. از سوی دیگر ۳۳+۱۰× ۸/۲ سال طول می کشد تا همان پروتون به پوزیترون و یک پیون خنثی واپاشیده شود.
آزمایشی دیگر در مشاهده گر نوترینو سودبری در کانادا که مشغول ردیابی اشعه گاما در نوکلئون های حاصل واپاشی یک پروتون واپاشیده از اکسیژن-۱۶ بود، نیمه عمری برابر با ۲۹+۱۰× ۲/۱ سال را برای پروتون نشان داد.
از سوی دیگر، فرایند جذب الکترون توسط پروتون و تبدیل به نوترون، فرایندی شناخته‌شده در فیزیک است. البته این فرایند برای پروتون‌های آزاد، تنها در صورت وجود انرژی کافی انجام‌پذیر است. این واکنش، برگشت‌پذیر است و نوترون می‌تواند با تابش پرتو بتا به پروتون تبدیل شود که شکل متداولی از واپاشی هسته‌ای است. در واقع، نوترون آزاد با نیم‌عمر میانگین ۱۵ دقیقه به این صورت واپاشی می‌کند.
پروتون
رمان ۹۸ | دانلود رمان
نودهشتیا,بزرگترین مرجع تایپ رمان, دانلود رمان جدید,دانلود رمان عاشقانه, رمان خارجی, رمان ایرانی, دانلود رمان بدون سانسور,دانلود رمان اربابی,
roman98.com
