Le noyau est constitué de protons, de neutrons. Dans le modèle de Bohr, les électrons se déplacent autour du noyau sur des orbites circulaires, comme la Terre tournant autour du Soleil. Les électrons peuvent se déplacer entre ces niveaux et, lorsqu'ils le font, ils absorbent un photon ou émettent un photon. Quelle est la taille d'un proton et qu'est-ce que c'est ?
Le principal élément constitutif de l'Univers visible
Le proton est la pierre angulaire de l'univers visible, mais bon nombre de ses propriétés, telles que son rayon de charge et son moment magnétique anormal, ne sont pas bien comprises. Qu'est-ce qu'un proton ? C'est une particule subatomique avec une charge électrique positive. Jusqu'à récemment, le proton était considéré comme la plus petite particule. Cependant, grâce aux nouvelles technologies, le fait est devenu connu que les protons comprennent des éléments encore plus petits, des particules appelées quarks, les véritables particules fondamentales de la matière. Un proton peut se former à la suite d'un neutron instable.
Chargé
Quelle est la charge électrique d'un proton ? Ila une charge de +1 charge élémentaire, qui est désignée par la lettre "e" et a été découverte en 1874 par George Stoney. Alors que le proton a une charge positive (ou 1e), l'électron a une charge négative (-1 ou -e), et le neutron n'a aucune charge et peut être noté 0e. 1 charge élémentaire est égale à 1,602 × 10 -19 coulombs. Un coulomb est un type d'unité de charge électrique et équivaut à un ampère transporté régulièrement par seconde.
Qu'est-ce qu'un proton ?
Tout ce que vous pouvez toucher et sentir est fait d'atomes. La taille de ces minuscules particules à l'intérieur du centre d'un atome est très petite. Bien qu'ils constituent l'essentiel du poids d'un atome, ils sont encore très petits. En fait, si un atome avait la taille d'un terrain de football, chacun de ses protons n'aurait que la taille d'une fourmi. Les protons ne doivent pas être limités aux noyaux des atomes. Lorsque les protons sont à l'extérieur des noyaux atomiques, ils acquièrent des propriétés fascinantes, bizarres et potentiellement dangereuses similaires à celles des neutrons dans des circonstances similaires.
Mais les protons ont une propriété supplémentaire. Portant une charge électrique, ils peuvent être accélérés par des champs électriques ou magnétiques. Les protons à grande vitesse et les noyaux atomiques qui les contiennent sont libérés en grande quantité lors des éruptions solaires. Les particules sont accélérées par le champ magnétique terrestre, provoquant des perturbations ionosphériques connues sous le nom d'orages géomagnétiques.
Nombre de protons, taille et masse
Le nombre de protons rend chaque atome unique. Par exemple, l'oxygène en a huit, l'hydrogène n'en a qu'un et l'or en a jusqu'à 79. Ce nombre est similaire à l'identité de l'élément. Vous pouvez en apprendre beaucoup sur un atome simplement en connaissant le nombre de ses protons. Cette particule subatomique, présente dans le noyau de chaque atome, a une charge électrique positive égale et opposée à l'électron de l'élément. S'il était isolé, il aurait une masse d'environ 1,673-27 kg, légèrement inférieure à la masse d'un neutron.
Le nombre de protons dans le noyau d'un élément s'appelle le numéro atomique. Ce numéro donne à chaque élément son identité unique. Dans les atomes d'un élément particulier, le nombre de protons dans les noyaux est toujours le même. Un simple atome d'hydrogène a un noyau constitué d'un seul proton. Les noyaux de tous les autres éléments contiennent presque toujours des neutrons en plus des protons.
Quelle est la taille d'un proton ?
Personne ne le sait avec certitude, et c'est là le problème. Les expériences ont utilisé des atomes d'hydrogène modifiés pour obtenir la taille du proton. C'est un mystère subatomique avec de grandes implications. Six ans après que les physiciens ont annoncé que la mesure de la taille du proton était trop petite, les scientifiques ne sont toujours pas sûrs de la taille réelle. Au fur et à mesure que de nouvelles données émergent, le mystère s'épaissit.
Les protons sont des particules à l'intérieur du noyau des atomes. Pendant de nombreuses années, le rayon du proton a semblé se fixer autour de 0,877 femtomètres. Mais en 2010, Randolph Paul de l'Institute of Quantumoptique eux. Max Planck à Garching, en Allemagne, a reçu une réponse alarmante en utilisant une nouvelle technique de mesure.
L'équipe a modifié la composition d'un proton et d'un électron d'un atome d'hydrogène en transformant un électron en une particule plus lourde appelée muon. Ils ont ensuite remplacé cet atome altéré par un laser. La mesure du changement résultant de leurs niveaux d'énergie leur a permis de calculer la taille de son noyau de proton. À leur grande surprise, il est sorti 4% de moins que la valeur traditionnelle mesurée par d'autres moyens. L'expérience de Randolph a également appliqué la nouvelle technique au deutérium - un isotope de l'hydrogène qui a un proton et un neutron, collectivement connus sous le nom de deutéron - dans son noyau. Cependant, il a fallu beaucoup de temps pour calculer avec précision la taille du deutéron.
Nouvelles expériences
De nouvelles données montrent que le problème du rayon du proton persiste. Quelques expériences supplémentaires dans le laboratoire de Randolph Paul et d'autres sont déjà en cours. Certains utilisent la même technique des muons pour mesurer la taille de noyaux atomiques plus lourds comme l'hélium. D'autres mesurent simultanément la diffusion des muons et des électrons. Paul soupçonne que le coupable n'est peut-être pas le proton lui-même, mais une mesure incorrecte de la constante de Rydberg, un nombre qui décrit les longueurs d'onde de la lumière émise par un atome excité. Mais cette constante est bien connue grâce à d'autres expériences de précision.
Une autre explication propose de nouvelles particules qui provoquent des interactions inattendues entre un proton et un muon sans modifier sa liaison avec l'électron. Cela pourrait signifier que le puzzle nous emmène au-delà du modèle standard de la physique.particules. "Si à un moment donné dans le futur quelqu'un découvre quelque chose au-delà du modèle standard, ce sera tout", dit Paul, avec un premier petit écart, puis un autre et un autre, créant lentement un changement plus monumental. Quelle est la vraie taille d'un proton ? De nouveaux résultats remettent en question la théorie sous-jacente de la physique.
En calculant l'influence du rayon du proton sur la trajectoire de vol, les chercheurs ont pu estimer le rayon de la particule de proton, qui s'élevait à 0,84184 femtomètres. Auparavant, cet indicateur se situait autour de 0,8768 à 0,897 femtomètres. Lorsque l'on considère de si petites quantités, il y a toujours place à l'erreur. Cependant, après 12 ans d'efforts acharnés, les membres de l'équipe sont confiants dans la précision de leurs mesures. La théorie peut nécessiter quelques ajustements, mais quelle que soit la réponse, les physiciens se gratteront la tête devant cette tâche ardue pendant encore longtemps.
