Масса протона, масса протона, составляет 1,672 621 637 (83) х 10. -27 кг или 938,272013 (23) МэВ / с2или 1,007 276 466 77 (10) u (это единые единицы атомной массы).
Наиболее точные измерения массы протона получены в экспериментах с ловушками Пеннинга, которые используются для изучения свойств стабильных заряженных частиц. По сути, исследуемая частица ограничена комбинацией магнитного и электрического полей в вакуумированной камере, и ее скорость уменьшается с помощью различных методов, таких как лазерное охлаждение. Захваченный в ловушку, отношение массы к заряду протона, дейтрона (ядра атома дейтерия), однозарядной молекулы водорода и т. Д. Может быть измерено с высокой точностью, и по ним можно оценить массу протона.
Было бы хорошо, если бы экспериментально наблюдаемая масса протона была такой же, как полученная из теории. Но как понять, какой должна быть масса протона, из теории?
Теория - это квантовая хромодинамика, или, для краткости, КХД, которая является сильным аналогом квантовой электродинамики (КЭД). Поскольку протон состоит из трех кварков - двух вверх и одного вниз - его масса - это масса этих кварков и масса энергии связи. Это очень сложный расчет, отчасти потому, что существует много способов взаимодействия кварков и глюонов в протоне, но опубликованные результаты согласуются с экспериментом с точностью до процента или двух.
Фундаментально, у протона есть масса из-за бозона Хиггса… по крайней мере, это соответствует чрезвычайно успешной Стандартной модели физики элементарных частиц. Беда только в том, что бозон Хиггса еще не обнаружен (Большой адронный коллайдер был построен с поиском бозона Хиггса в качестве ключевой цели!).
Хотите знать «официальную» ценность? Проверьте CODATA. И как масса протона сравнивается с массой антипротона? Нажмите сюда, чтобы узнать больше! А как определить массу протона из первых (теоретических) принципов? Эта статья из CNRS объясняет как.
Еще больше для изучения в журналах Space Magazine: новая оценка массы бозона Хиггса, одинаковы ли законы природы повсюду во вселенной? те, которые помогут вам начать.
Астрономические эпизоды «Сильные и слабые ядерные силы», «Большой адронный коллайдер» и «Поиск бозона Хиггса» и «Внутри атома» помогут вам лучше понять массу протонов; Проверь их!
Источники:
Ньютон Спроси Ученого
Википедия
