מסת הפרוטון, מסת הפרוטון, היא 1.672 621 637 (83) x 10 -27 ק"ג, או 938.272013 (23) MeV / c2, או 1.007 276 466 77 (10) u (זה יחידות המסה האטומית המאוחדת).
המדידות המדויקות ביותר של מסת הפרוטון מגיעות מניסויים הכוללים מלכודות Penning, המשמשות לחקר תכונותיהם של חלקיקים טעונים ויציבים. בעיקרון החלקיק הנחקר מוגבל על ידי שילוב של שדות מגנטיים וחשמליים בתא שפונה, ומהירותו מופחתת על ידי מגוון טכניקות, כגון קירור לייזר. לאחר שנלכד, ניתן למדוד את יחס המסה למטען של פרוטון, deuteron (גרעין אטום דויטריום), מולקולת מימן טעונה יחידה וכו ', ומתוך אלה מעריכים את מסת הפרוטון.
זה יהיה נחמד אם המסה שנצפתה בניסוי של פרוטון זהה לזה שמקורו בתיאוריה. אך כיצד ניתן להבין מה צריכה להיות המסה של פרוטון, מהתיאוריה?
התיאוריה היא כרומודינמיקה קוונטית, או QCD בקיצור, והיא המקבילה החזקה לכוח לאלקטרודינמיקה קוונטית (QED). כאשר הפרוטון מורכב משלושה קווארקים - שניים למעלה ואחד למטה - המסה שלו היא המסה של אותם קווארקים ומסת האנרגיה המחייבת. זהו חישוב קשה מאוד לביצוע, בין השאר מכיוון שיש כל כך הרבה דרכים שהקווארקים והגלואונים בפרוטון מתקשרים, אך תוצאות שפורסמו מסכימות עם הניסוי תוך אחוז או שניים.
באופן בסיסי יותר, לפרוטון יש מסה בגלל בוזון היגס ... לפחות הוא עושה זאת לפי המודל הסטנדרטי המצליח ביותר של פיזיקת החלקיקים. הבעיה היחידה היא שעדיין לא התגלה בוסון היגס (קדרדר הדרון הגדול נבנה מתוך מציאת בוזון היגס כמטרה מרכזית!).
רוצה לדעת מה הערך "הרשמי"? בדוק את CODATA. ואיך מסתתרת מסת הפרוטון למסת האנטי-פרוטון? לחץ כאן כדי לגלות! וכיצד לקבוע את מסת הפרוטון מעקרונות ראשונים (תיאורטיים)? מאמר זה של CNRS מסביר כיצד.
עוד דברים שאפשר לחקור, עם סיפורי מגזיני החלל: הערכה חדשה למיסה של היגס בוסון, האם חוקי הטבע זהים בכל מקום ביקום ?, ושכח כוכבי נויטרון, כוכבי קווארק עשויים להיות הגופים הצפופים ביקום הם שלושה טובים כאלה שתתחילו.
פרקי אסטרונומיה שחקנים כוחות הגרעין החזקים והחלשים, קדרדר הדרון הגדול והחיפוש אחר היגס בוסון, ובתוך האטום יעניקו לך יותר תובנה לגבי מסת הפרוטון; בדוק אותם!
מקורות:
ניוטון תשאל מדען
ויקיפדיה
