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 enhetlige atomenmassenheter).
De mest nøyaktige målingene av protonmassen kommer fra eksperimenter som involverer Penning-feller, som brukes til å studere egenskapene til stabile ladede partikler. I utgangspunktet begrenses partiklene som studeres av en kombinasjon av magnetiske og elektriske felt i et evakuert kammer, og hastigheten reduseres ved en rekke teknikker, for eksempel laserkjøling. Når det er fanget, kan masse-til-ladningsforholdet til et proton, deuteron (kjernen i et deuteriumatom), enkelt ladet hydrogenmolekyl, etc. måles til høy presisjon, og fra disse estimeres massen til protonet.
Det ville være fint hvis den eksperimentelt observerte massen til et proton var den samme som avledet fra teorien. Men hvordan skal man finne ut hva massen til en proton skal være, fra teori?
Teorien er kvante kromodynamikk, eller QCD for kort, og er den sterke kraftmotparten til kvanteelektrodynamikk (QED). Da protonet består av tre kvarker - to opp og en ned - er massen massen til disse kvarkene og massen av bindende energi. Dette er en veldig vanskelig beregning å utføre, delvis fordi det er så mange måter kvarkene og gluonene i en proton interagerer med, men publiserte resultater stemmer overens med eksperimentet innen en prosent eller to.
Mer grunnleggende er at protonet har masse på grunn av Higgs boson ... i det minste gjør det i henhold til den meget vellykkede standardmodellen for partikkelfysikk. Eneste problemer er at Higgs boson ennå ikke er oppdaget (Large Hadron Collider ble bygget med å finne Higgs boson som et sentralt mål!).
Vil du vite den "offisielle" verdien? Sjekk ut CODATA. Og hvordan sammenligner protonmassen med massen til anti-protonet? Klikk her for å finne ut! Og hvordan bestemme protonmassen ut fra de første (teoretiske) prinsippene? Denne artikkelen fra CNRS forklarer hvordan.
Mer å utforske, med Space Magazine-historier: New Estimate for the Mass of the Higgs Boson, Are the Laws of Nature the Same Everywhere in the Universe ?, og glem nøytronstjerner, Quark Stars Might be the Densest Bodies in the Universe are three good de for å komme i gang.
Astronomy Cast-episoder The Strong and Weak Nuclear Forces, The Large Hadron Collider and the Search for the Higgs Boson, og Inside Atom vil gi deg mer innsikt i protonmasse; Sjekk de ut!
kilder:
Newton spør en forsker
Wikipedia
