Protonens masse, protonmasse, er 1,672 621 637 (83) x 10 -27 kg eller 938,272013 (23) MeV / c2, eller 1.007 276 466 77 (10) u (det er enhedens atommasseenheder).
De mest nøjagtige målinger af protonmassen kommer fra eksperimenter, der involverer Penning-fælder, som bruges til at undersøge egenskaberne for stabile ladede partikler. Grundlæggende er den undersøgte partikel begrænset af en kombination af magnetiske og elektriske felter i et evakueret kammer, og dets hastighed reduceret ved en række teknikker, såsom laserkøling. Når det er fanget, kan masse-til-ladningsforholdet for en proton, deuteron (kerne i et deuteriumatom), enkelt ladet brintmolekyle osv. Måles til høj præcision, og ud fra disse estimeres massen af protonet.
Det ville være rart, hvis den eksperimentelt observerede masse af en proton var den samme som den, der stammer fra teorien. Men hvordan kan man finde ud af, hvad massen af en proton skal være, ud fra teori?
Teorien er kvante-kromodynamik eller QCD for kort, og er den stærke kraft modstykke til kvanteelektrodynamik (QED). Da protonet består af tre kvarker - to op og en ned - er dens masse massen af disse kvarker og massen af bindende energi. Dette er en meget vanskelig beregning at udføre, delvis fordi der er så mange måder kvarkerne og gluonerne i en proton interagerer med, men de offentliggjorte resultater stemmer overens med eksperimentet inden for en procent eller to.
Mere grundlæggende har protonen masse på grund af Higgs-boson… i det mindste gør det i henhold til den meget succesrige standardmodel for partikelfysik. Det eneste problem er, at Higgs boson endnu ikke er blevet opdaget (Large Hadron Collider blev bygget med at finde Higgs boson som et centralt mål!).
Vil du vide den "officielle" værdi? Tjek CODATA. Og hvordan kan protonmassen sammenlignes med antiprotonmassen? Klik her for at finde ud af det! Og hvordan bestemmes protonmassen ud fra de første (teoretiske) principper? Denne artikel fra CNRS forklarer, hvordan.
Mere at udforske med Space Magazine-historier: Nyt estimat for massen af Higgs Boson, er naturlovene de samme overalt i universet ?, og glem neutronstjerner, Quarkstjerner Kan være de tæteste organer i universet er tre gode dem til at komme i gang.
Astronomy Cast-episoder The Strong and Weak Nuclear Forces, The Large Hadron Collider and the Search for the Higgs Boson, and Inside the Atom vil give dig mere indsigt i protonmasse; tjek dem ud!
Kilder:
Newton spørge en videnskabsmand
Wikipedia
