質子
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質子(英語:Proton,日韓漢字稱作陽子、陽性子),是一種帶有1個單位電荷正電的穩定強子,通常標記為
p
,
p+
或H+
。每個原子的原子核內部至少會含有一個質子,質子的數量稱為原子序數;另外,還可能含有中子,這些質子與中子都被稱為核子。由於每種元素的原子都含有獨特數量的質子,每種元素具有獨特的原子序數。
Quick Facts 分類, 組成 ...
質子夸克結構的簡單示意圖,每個單獨夸克的顏色可以隨意設定,但是必須用到三種不同顏色,混合成為白色。 | |
分類 | 重子 |
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組成 | 2個上夸克、1個下夸克 |
系 | 費米 |
基本相互作用 | 重力、電磁力、弱核力、強核力 |
符號 | p , p+ , H+ |
反粒子 | 反質子 |
理論 | 威廉·普勞特(英語:William Prout)(1815) |
發現 | 歐內斯特·盧瑟福(1917–1919) |
質量 | 6973167262192369000♠1.67262192369(51)×10−27 kg[1] 7002938272081300000♠938.2720813(58) MeV/c2[1] |
平均壽命 | >7029210000000000000♠2.1×1029 年(穩定) |
電荷 | 6981160217648700000♠+1 e 6981160217662079999♠1.6021766208(98)×10−19 C[1] |
電荷半徑 | 6984875100000000000♠0.8751(61) fm[1] |
電偶極矩 | <6976540000000000000♠5.4×10−24 e·cm |
電極化 | 6997119999999999999♠1.20(6)×10−3 fm3 |
磁矩 | 6974141060678730000♠1.4106067873(97)×10−26 J·T−1[1] 6997152103220530000♠1.5210322053(46)×10−3 μB[1] |
磁極化 | 6996190000000000000♠1.9(5)×10−4 fm3 |
自旋 | 1⁄2 |
同位旋 | 1⁄2 |
宇稱 | +1 |
簡明對稱性 | I(JP) = 1⁄2(1⁄2+) |
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在粒子物理學的現代標準模型裏,質子是由兩個上夸克與一個下夸克組成的強子。夸克的靜質量只貢獻出大約1%質子質量,剩餘的質子質量主要源自於夸克的動能與綑綁夸克的膠子場(英語:gluon field)的能量。[4]:21-22
因為質子是由三個夸克組成,質子不是基本粒子,質子具有物理尺寸,但這尺寸並不能完美良好定義,由於質子的表面很模糊,因為這表面是由作用力的影響來定義,而這作用力不會突然終止。質子的半徑(更仔細地說,電荷半徑(英語:charge radius))大約為0.84–0.87飛米。[5]
自由質子是不與其它核子或電子結合在一起的質子。自由質子很穩定,尚未被觀察到自發衰變成其它種粒子。質子與電子之間會相互親和,但當能量或溫度高到足以將質子與電子分離之時,就可以自然地找到自由質子。在等離子體裏,溫度非常高,質子無法與電子結合在一起,因此自由質子可以存在。在太空裏,傳播了星際距離的宇宙線,其成分有90%是具有高能量與高動量的自由質子。自由中子不穩定,會進行衰變,這過程的產物是質子、電子與反微中子。