Los protones

Los protones y los neutrones se conocen como nucleones

El protón es un componente del núcleo de los átomos y está formado por dos quarks up y un quark down.

Los quarks up tienen carga eléctrica +2/3. El quark down tiene carga eléctrica -1/3.

Los protones tienen una carga eléctrica elemental final de +1. ( 1,602 × 10–19 Coulomb).

Cada protón consta de un racimo de tres quarks enlazados por gluones (que son las partículas en las que reside la interacción nuclear fuerte).

La masa de un protón es de casi un GeV,  unas 1.836 veces la masa de un electrón.

Protón
El protón está formado por 3 quarks

 

Después del descubrimiento del electrón por J.J. Thomson, en 1897, el físico aleman Eugen Goldstein trabajó con la hipótesis de que si el átomo era eléctricamente neutro, debía contener partículas cargadas positivamente.

Esto llevó al descubrimiento del protón.

 

Goldstein
Atomo

Los protones y los neutrones, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.

El número de protones en el núcleo de un átomo, determina de qué elemento químico se trata y las propiedades químicas del mismo.

En los átomos estables, por cada protón que tiene el núcleo hay un electrón orbitando a su alrededor.

Al ser la carga eléctrica del protón opuesta e igual en valor absoluto a la carga del electrón, la fuerza electromagnética hace que los electrones permanezcan unidos en torno al núcleo del átomo.

Los protones de un núcleo deberían repelerse entre sí, pues tienen carga electríca de igual signo (+1). Sin embargo, permanecen ferreamente unidos entre sí, debido a que experimentan la acción de una fuerza denominada interacción nuclear fuerte. La fuerza nuclear fuerte se transmite por medio de otras partículas denominadas gluones (pegamento).

El equivalente en antimateria del protón es el antiprotón, el cual tiene la misma magnitud de carga eléctrica que el protón, pero de signo contrario

Experimentalmente, se observa el protón es estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1.035 años.

El núcleo de hidrógeno, el átomo estable más simple posible, tiene un único protón.

El átomo de oxígeno tiene 8 protones y 8 neutrones.

2 átomos de hidrógeno adheridos a 1 átomo de oxígeno, hacen una molécula de agua: H2O

Molécula agua
Molécula de agua en el modelo de Bohr

La masa de un átomo está concentrada casi exclusivamente en su núcleo. El protón tiene un momento angular intrínseco, o espín, y por tanto un momento magnético. Por otra parte, el protón cumple el principio de exclusión de Pauli. El número atómico de un elemento indica el número de protones de su núcleo, y determina de qué elemento se trata.

En física nuclear, el protón se emplea como proyectil en grandes aceleradores de partículas para bombardear núcleos con el fin de producir partículas fundamentales.

Como ion del hidrógeno, el protón desempeña un papel importante en la química.

Los protones son parte esencial de la materia ordinaria, son estables a lo largo de períodos de miles de millones, incluso billones, de años. No obstante, interesa saber si los protones acaban desintegrándose, en una escala temporal de 1033 años o más. Este interés se deriva de los actuales intentos de lograr teorías de unificación que combinen las cuatro interacciones fundamentales de la materia en un único esquema.

Muchas de las teorías propuestas implican que el protón es, en último término, inestable, por lo que los grupos de investigación de numerosos aceleradores de partículas están llevando a cabo experimentos para detectar la desintegración de un protón. Hasta ahora no se han encontrado pruebas claras.

El antiprotón es la antipartícula del protón. Se conoce también como protón negativo. Se diferencia del protón en que su carga es negativa y en que no forma parte de los núcleos atómicos.

El antiprotón es estable en el vacío y no se desintegra espontáneamente. Sin embargo, cuando un antiprotón colisiona con un protón, ambas partículas se transforman en mesones, cuya vida media es extremadamente breve (véase Radiactividad).

Si bien la existencia de esta partícula elemental se postuló por primera vez en la década de 1930, el antiprotón no se identificó hasta 1955, en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California, por Emilio Segre y Owen Chamberlain, razón por la cual les fue concedido el Premio Nobel de Física en 1959.

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