El núcleo está formado por protones, neutrones. En el modelo de Bohr, los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares, como la Tierra girando alrededor del Sol. Los electrones pueden moverse entre estos niveles y, cuando lo hacen, absorben un fotón o emiten un fotón. ¿Cuál es el tamaño de un protón y qué es?
El componente principal del Universo visible
El protón es el componente básico del universo visible, pero muchas de sus propiedades, como su radio de carga y su momento magnético anómalo, no se comprenden bien. ¿Qué es un protón? Es una partícula subatómica con carga eléctrica positiva. Hasta hace poco, el protón se consideraba la partícula más pequeña. Sin embargo, gracias a las nuevas tecnologías, se ha sabido que los protones incluyen elementos aún más pequeños, partículas llamadas quarks, las verdaderas partículas fundamentales de la materia. Un protón puede formarse como resultado de un neutrón inestable.
Cobro
¿Qué carga eléctrica tiene un protón? Éltiene una carga de +1 carga elemental, que se denota con la letra "e" y fue descubierta en 1874 por George Stoney. Mientras que el protón tiene una carga positiva (o 1e), el electrón tiene una carga negativa (-1 o -e), y el neutrón no tiene ninguna carga y se puede denotar 0e. 1 carga elemental es igual a 1,602 × 10 -19 culombios. Un culombio es un tipo de unidad de carga eléctrica y es el equivalente a un amperio que se transporta constantemente por segundo.
¿Qué es un protón?
Todo lo que puedes tocar y sentir está hecho de átomos. El tamaño de estas diminutas partículas dentro del centro de un átomo es muy pequeño. Aunque constituyen la mayor parte del peso de un átomo, siguen siendo muy pequeños. De hecho, si un átomo fuera del tamaño de un campo de fútbol, cada uno de sus protones sería solo del tamaño de una hormiga. Los protones no deben limitarse a los núcleos de los átomos. Cuando los protones están fuera de los núcleos atómicos, adquieren propiedades fascinantes, extrañas y potencialmente peligrosas similares a las de los neutrones en circunstancias similares.
Pero los protones tienen una propiedad adicional. Como llevan una carga eléctrica, pueden ser acelerados por campos eléctricos o magnéticos. Los protones de alta velocidad y los núcleos atómicos que los contienen se liberan en grandes cantidades durante las erupciones solares. Las partículas son aceleradas por el campo magnético de la Tierra, lo que provoca perturbaciones ionosféricas conocidas como tormentas geomagnéticas.
Número de protones, tamaño y masa
El número de protones hace que cada átomo sea único. Por ejemplo, el oxígeno tiene ocho de ellos, el hidrógeno tiene solo uno y el oro tiene hasta 79. Este número es similar a la identidad del elemento. Puedes aprender mucho sobre un átomo simplemente conociendo el número de sus protones. Esta partícula subatómica, que se encuentra en el núcleo de todo átomo, tiene una carga eléctrica positiva igual y opuesta al electrón del elemento. Si estuviera aislado, tendría una masa de solo alrededor de 1.673-27 kg, un poco menos que la masa de un neutrón.
El número de protones en el núcleo de un elemento se llama número atómico. Este número le da a cada elemento su identidad única. En los átomos de cualquier elemento en particular, el número de protones en los núcleos es siempre el mismo. Un átomo de hidrógeno simple tiene un núcleo, que consta de solo 1 protón. Los núcleos de todos los demás elementos casi siempre contienen neutrones además de protones.
¿Qué tan grande es un protón?
Nadie lo sabe con certeza, y ese es el problema. Los experimentos utilizaron átomos de hidrógeno modificados para obtener el tamaño del protón. Es un misterio subatómico con grandes implicaciones. Seis años después de que los físicos anunciaran que la medida del tamaño del protón era demasiado pequeña, los científicos todavía no están seguros del tamaño real. A medida que surgen más datos, el misterio se profundiza.
Los protones son partículas dentro del núcleo de los átomos. Durante muchos años, el radio del protón parecía estar fijo en alrededor de 0,877 femtómetros. Pero en 2010, Randolph Paul del Institute of Quantumla óptica de ellos. Max Planck en Garching, Alemania, recibió una respuesta alarmante utilizando una nueva técnica de medición.
El equipo cambió la composición de un protón, un electrón de un átomo de hidrógeno cambiando un electrón a una partícula más pesada llamada muón. Luego reemplazaron este átomo alterado con un láser. Medir el cambio resultante en sus niveles de energía les permitió calcular el tamaño de su núcleo de protones. Para su sorpresa, salió un 4% menos que el valor tradicional medido por otros medios. El experimento de Randolph también aplicó la nueva técnica al deuterio, un isótopo de hidrógeno que tiene un protón y un neutrón, conocidos colectivamente como deuterón, en su núcleo. Sin embargo, llevó mucho tiempo calcular con precisión el tamaño del deuterón.
Nuevos experimentos
Los nuevos datos muestran que persiste el problema del radio del protón. Ya se están realizando algunos experimentos más en el laboratorio de Randolph Paul y otros. Algunos usan la misma técnica de muones para medir el tamaño de núcleos atómicos más pesados como el helio. Otros miden simultáneamente la dispersión de muones y electrones. Paul sospecha que el culpable puede no ser el propio protón, sino una medición incorrecta de la constante de Rydberg, un número que describe las longitudes de onda de la luz emitida por un átomo excitado. Pero esta constante es bien conocida a través de otros experimentos de precisión.
Otra explicación propone nuevas partículas que provocan interacciones inesperadas entre un protón y un muón sin cambiar su enlace con el electrón. Esto podría significar que el rompecabezas nos lleva más allá del modelo estándar de la física.partículas “Si en algún momento en el futuro alguien descubre algo más allá del modelo estándar, eso será todo”, dice Paul, con una primera pequeña discrepancia, luego otra y otra, creando lentamente un cambio más monumental. ¿Cuál es el verdadero tamaño de un protón? Los nuevos resultados desafían la teoría subyacente de la física.
Al calcular la influencia del radio del protón en la trayectoria de vuelo, los investigadores pudieron estimar el radio de la partícula del protón, que ascendió a 0,84184 femtómetros. Anteriormente, este indicador estaba entre 0,8768 y 0,897 femtómetros. Al considerar cantidades tan pequeñas, siempre hay margen para el error. Sin embargo, después de 12 años de arduo esfuerzo, los miembros del equipo confían en la precisión de sus mediciones. Es posible que la teoría necesite algunos ajustes, pero sea cual sea la respuesta, los físicos se rascarán la cabeza ante esta tarea abrumadora durante mucho tiempo.
