Lankide:EAE19/Proba orria

Wikipedia, Entziklopedia askea
Protoia
Protoiaren egitura: 2 goi quark eta behe quark bat
Konposizioa2 goi quark, behe quark 1
FamiliaFermioia
TaldeaHadroia
ElkarrekintzaGrabitazionala, Elektromagnetikoa, Nuklear ahula, Nuklear bortitza
Ikurrap+, p, N+
AntipartikulaAntiprotoia
TeorizazioaWilliam Prout (1815)
AurkikuntzaEugen Goldstein (1886)
Identifikazioa eta izendapenaErnest Rutherford (1917-1920)
Masa1.672621898×10-27 kg

1.007276466812 u

938.272013(23) MeV/c2
Erradioa0.875(7) fm
Erdibizitza> 1035 urte
Karga elektrikoa+1 e +1.602176634×10-19 C
Dipolo elektrikoa<5.4×10-24e·cm
Polarizagarritasuna1.20(6)×10-3 fm3
Momentu magnetikoa2.792847351(28) μB
Spina½
Paritatea+1

Protoia (p edo p+) nukleoko partikula subatomiko bat da, karga elektriko positiboa duena. Haren karga oinarrizko karga-unitatea da: 1,602×10−19C.

Atomo batek bere nukleoan duen protoi kopuruari zenbaki atomiko deritzo. Zenbaki atomikoak elementu kimikoa determinatzen du, elementuaren ezaugarri fisiko-kimiko asko baldintzatzen baititu. Taula periodikoan zenbaki atomikoaren arabera sailkatzen dira elementu kimikoak.[1]

Protoi hitza grezieratik dator (πρῶτον) eta lehena esan nahi du. Ernest Rutherford-ek 1920an hidrogeno-nukleoa izendatzeko erabili zuen. Arrazoia honakoa izan zen: Rutherford-ek, talka atomikoen bitartez, egiaztatu zuen hidrogeno-nukleoa nitrogenotik lor zitekeela.[2] Bertatik, hidrogeno-nukleoa atomo pisutsuagoak eraikitzeko funtsa zela ondorioztatu zuen, horregatik, hain zuzen, esleitu zion hidrogeno-nukleoari "lehena" izena.

Protoiek, neutroiekin batera, nukleoi deritzon multzoa osatzen dute; hau da, atomoaren nukleoa osatzen duten partikulak dira. Protoi guztiek karga elektriko berdina dutenez, elkar aldaratzen dute. Hala ere, atomoen nukleoan pilatuta daude. Hori, distantzia txikietan, indar nuklear bortitzaren erakarpena aldarapen elektrostatikoa baino handiagoa delako da; beraz, protoiak trinkotu egiten dira, sakabanatu beharrean.[3]

Gaur egungo partikulen fisikan aztertu ahal izan denez, protoiak ez dira oinarrizko partikulak. Hau da, beste partikula txikiago batzuez daude osatuta, hiru balentzia quarkez hain zuzen (bi goi quark eta behe quark bat). Ondorioz, quarkak dira oinarrizko partikulak eta protoiak, berriz, neutroiak bezala, hadroiak dira.

Deskribapena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Protoiak quarkez osatutako partikulak dira, horregatik, hadroien taldekoak kontsideratzen dira. Protoi bakoitza hiru quarkez osatuta dago, eta elkarrekintza nuklear bortitzari esker mantentzen dira elkarri lotuta. Horietako bi goi quarkak dira eta hirugarrena behe quarka. Goi quarkei dagokienez, +½  balioko spina dute; behe quarken kasuan, berriz, spina -½ -koa da. Hortaz, erraz ikusten da oinarrizko partikulen spinen batura eginez, protoiak +½  balioko spina duela. Ondorioz, protoiak spin erdi-osoa du, eta, beraz, definizioz, fermioia da. Hortaz, protoia aldi berean hadroia eta fermioia da, ondorioz, barioia da.

Protoiaren masari dagokionez, zati handi bat lotura-energiaren ondorioa da. Hau da, hiru quarken masaren batura protoiaren masaren % 1a besterik ez da[4]. Protoiaren gainerako masa gluoiek sorturiko lotura-energiatik[3] eta lotura hauek inguratzen dituzten quark-antiquark bikoteetatik dator. Horrez gain, quarkek ez bezala, protoiek erradio neurgarri bat dute: 0.833 fm[5], errorea ±0.010 fm delarik [6][7](2019an bi teknika desberdinekin egindako saiakeretan balio berdina eskuratu zen).

Bestalde, giro-tenperaturan, oro har, protoiak ez dira aske ibiltzen; elektroiekin loturak ezartzen dituzte, betiere beraien protoi izaera mantenduz. Batzuetan, ordea, protoiek energia zinetiko handiegia dute elektroiekin lotuta egoteko. Kasu horietan, inguruko materiarekin duten elkarrekintzaren ondorioz, abiadura galduz doaz. Nahikoa moteldu ostean, atomo baten elektroi-hodeian harrapatuta geratzen dira, partikula askea izateari utziz. Inguruan, materia beharrean, hutsa eta elektroi askeak baldin badaude (unibertsoaren sorreran bezala), elektroi bakarrarekin egingo du lotura protoiak, hidrogeno-atomo bat sortuz.

Historia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Hidrogeno-atomoa gainontzeko partikulen egituraren oinarria dena urte askotan ontzat hartu den ideia izan da. Pisu atomikoaren interpretazio sinplista batean oinarrituta, 1815ean, William Prout-ek atomo guztiak hidrogeno atomoz ("protyles" zeritzenak) osatuta zeudela proposatu zuen. Hipotesi hura ordea, baztertu egin zen pisu atomikoen balio zehatzagoak neurtu zirenean.

1886an, Eugen Goldstein-ek izpi anodikoak aurkitu zituen, eta ondorioztau zuen gasetatik sortutako karga positibodun partikulak (ioiak) zirela. Goldstein-ek zioen, atomoa elektrikoki neutroa zenez, elektroien karga negatiboa konpentsatzeko karga positiboa ere izan behar zela atomoaren baitan. Hori frogatzeko, atomoaren kargaren eta masaren arteko proportzioa kalkulatu zuen izpi anodikoez baliatuz. Proportzio horren balioa izpi anodikoen hodian sarturiko gas motaren araberakoa zen. Ondorioz, hipotesian protoitzat jotako partikulak ioi positiboak zirela behatu zuen Goldstein-ek.

1911an Ernest Rutherford-ek atomoaren nukleoa aurkitu zuen. Ondoren, Antonius van den Broek-ek proposatu zuen elementu bakoitzaren taula periodikoko kokapena nukleoren kargak; hau da, zenbaki atomikoak, determinatzen duela. Broek-ek proposatutakoa Henry Moseley-k frogatu zuen esperimentalki 1913an, X izpien espektroaz baliatuz.

1917an, Ernest Rutherford-ek egiaztatu zuen hidrogenoaren nukleoa beste atomoen nukleoan ere badagoela. Horretarako, bi esperimentu egin zituen: bata, 1919an, eta,  bestea, 1925ean. Lehenengo esperimentuan, nitrogenoa alfa-partikulekin bonbardatzean agertzen ziren distirak hidrogeno-nukleoen bere-berezkoak zirela konturatu zen. Bestela esanda, alfa-partikularen eta nitrogeno-atomoaren arteko talka gertatzean, nitrogenotik protoi bat askatzen zela ohartu zen. Esperimentuaren ondoren, hidrogeno-atomoak izen berezi bat behar zuela erabaki zuen, beste atomo guztien baitan zegoela frogatu baitzuen. Proton izendatu zuen (hitz honek grekoz lehena esan nahi du). Urte batzuk beranduago, Oliver Lodge-ek positiboki kargatutako hidrogeno-atomoa izendatzeko eskatu zion. Eskaera honi erantzunez, 1920an, protoi izena positiboki kargatutako hidrogeno atomoari esleitu zion.

Geroago, bigarren esperimentuan, kontrako prozesua ere posible zela ohartu zen. Hau da, 1925ean, nitrogeno-atomo eta alfa-partikula banaren arteko erreakzioaren produktuak protoi bat eta oxigeno-atomo bat zirela egiaztatu zuen. Aipatutako erreakzioa izan zen historian dokumentatutako lehen erreakzio nuklearra, 14N + α → 17O + p. Esperimentuak 1919an eta 1925ean burutu zirenez, batzuek diote Rutherford-ek protoia 1919an aurkitu zuela, beste batzuek, ordea, 1925ean.

Azken ikerketetan, zientzialariek frogatu dute trumoi-ekaitzek dozenaka MeV-ko energia duten protoiak sortzen dituztela. Horrez gain, protoien erabilera oso ohikoa da protoi-terapiako eta partikulen fisikako esperimentuetan, Hadroien Talkagailu Handia horren adibide argia izanik.

Protoiak partikulen fisikan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Egonkortasuna[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Protoia bario arinena izanik, partikula egonkorra dela esan daiteke. Gainera, protoi askeen desintegraziorik ez da inoiz behatu[8][9]. Hala ere, eredu estandarrak protoiak bizitza-denbora finitua duela aurresaten du, 1031 eta 1036 urte bitartekoa[10][11].

Teoria batzuek diote protoia energia xurgatu gabe desintegra daitekeela, azpian adierazitako eratan:[12]

(1) Protoiaren desintegrazioa positroi eta pioi neutro banatan:[13]

p → e+ + π0

(2) Protoiaren desintegrazioa muoi eta pioi neutro banatan:

p → μ + π0

Bestalde, protoiak neutroi bihur daitezke, alderantzizko beta-desintegrazio edo elektroi-harrapaketa deritzon prozesuaren bidez, neutroi-izarren sorreran gertatzen den bezalaxe. Gertaera hori ez da espontaneoa, energia xurgatzen baitu sistemak. Era berean, prozesua itzulgarria denez, aurkako prozesua ere gerta daiteke, modu espontaneoan. Beta-desintegrazio deritzo, eta haren batez besteko bizitza 15 minutu ingurukoa da.[14]

Protoiaren erradioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Azken behaketa esperimentalek diotenez, protoiaren erradioa 8,4184 × 10-16 m-koa da.[15][16]

  • Protoiaren erradioa = 2 h / (π c mp) = 8,41235641483227·10-16 m
  • Protoiaren erradioa = 2 λp / π = 8,41235641483233·10-16m

Antiprotoia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Protoiaren antipartikula antiprotoia da. Protoi negatibo izenez ere ezagutzen da. Protoiak eta antiprotoiak aurkako karga dute, baina masa berdina.

CPT-simetriak partikulek eta haien antipartikulek dituzten propietateak ezaugarritzen ditu. Adibidez, partikula baten eta haren antipartikulen kargen arteko batura nulua izan behar dela.

Protoi askeen elkarrekintza materiarekin[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Nahiz eta protoiek elektroiekiko erakarpen indarra jasan, honek ez du eragin handirik protoiengan. Ondorioz, protoiek energia zinetiko asko galdu behar dute elektroi batekin lotura egonkor bat sortzeko. Energiaren galera hori protoiek nukleo atomikoekin talka egitean edo atomoak ionizatzean gertatu ohi da. Hala ere, elektroi batekin lotuta egon arren, protoiak bere izaera mantentzen du. Energia gutxiko protoi askeek jasaten duten elektroiekiko erakarpen indarrak protoiak geldiarazten ditu, eta, atomoekin elkartuz, beste egitura kimiko bat sortzen dute. Beraz, abiadura txikia duen protoi batek edozein material arrunt (plasma izango ez dena) zeharkatzen duenean, talka egingo du material horren atomo edo molekulekin. Talka horietan, atomo edo molekula horien elektroiek protoia erakarriko dute, eta protoi askea zenak eta molekulak, beste konposatu kimiko bat sortuko dute.

Protoia kimikan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zenbaki atomikoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Kimikan, atomoaren nukleoan dagoen protoi-kopuruari atomo-zenbaki edo zenbaki atomiko deritzo, eta, honek, zehazten du atomoa ze elementu kimiko den. Adibidez, kloroaren zenbaki atomikoa 17 da, beraz, kloro atomo bakoitzak 17 protoi ditu nukleoan, eta 17 protoidun atomo guztiak kloro atomoak dira. Atomo neutroen karga totala nulua da, karga positibodun protoi eta karga negatibodun elektroi kopurua berdina baita. Hala ere, elementu baten atomo guztiak ez dira beti berdinak. Askotan, atomoen protoi eta neutroi kopurua berdina izan arren, batzuetan ez da hori gertatzen. Kasu horiei isotopo deritze.

Bibliografia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. «Fundamental Physical Constants. Proton mass»
  2. «Decaimiento del Protón»
  3. «The Behavior of Hadron Collisions at Extreme Energies»
  4. «La desintegración radioactiva»
  5. «LIV. Collision of α particles with light atoms. IV. An anomalous effect in nitrogen»
  6. «¿Qué tan grande es el protón?»
  7. «The size of the proton»
  8. «Fundamental Physical Constants. Proton Compton wavelength»
  9. «Mass of the Common Quark Finally Nailed Down»
  10. «Ab initio determination of Light Hadron Masses»

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. ↑ Scerri, Eric R.. (2007). The periodic table : its story and its significance. Oxford University Press ISBN 978-0-19-534567-4. PMC 122340314. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  2. ↑ «Encyclopedia» JAMA 279 (17): 1409. 1998-05-06  doi:10.1001/jama.279.17.1409-jbk0506-6-1. ISSN 0098-7484. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  3. ↑ a b Cottingham, W. N.. (2001). An introduction to nuclear physics. (2nd ed. argitaraldia) Cambridge University Press ISBN 0-511-04046-6. PMC 56761496. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  4. ↑ «Has the mass of the common quark been nailed down?» Physics Today 2010  doi:10.1063/pt.5.024218. ISSN 1945-0699. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  5. ↑ Basdevant, J. L. (Jean-Louis). (2005). Fundamentals in nuclear physics : from nuclear structure to cosmology. Springer ISBN 0-387-01672-4. PMC 262679959. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  6. ↑ Xiong, W.; Gasparian, A.; Gao, H.; Dutta, D.; Khandaker, M.; Liyanage, N.; Pasyuk, E.; Peng, C. et al.. (11 2019). «A small proton charge radius from an electron-proton scattering experiment» Nature 575 (7781): 147–150.  doi:10.1038/s41586-019-1721-2. ISSN 1476-4687. PMID 31695211. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  7. ↑ Bezginov, N.; Valdez, T.; Horbatsch, M.; Marsman, A.; Vutha, A. C.; Hessels, E. A.. (09 06, 2019). «A measurement of the atomic hydrogen Lamb shift and the proton charge radius» Science (New York, N.Y.) 365 (6457): 1007–1012.  doi:10.1126/science.aau7807. ISSN 1095-9203. PMID 31488684. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  8. ↑ Lee, null; Mohapatra, null; Parida, null; Rani, null. (1995-01-01). «Predictions for the proton lifetime in minimal nonsupersymmetric SO(10) models: An update» Physical Review. D, Particles and Fields 51 (1): 229–235.  doi:10.1103/physrevd.51.229. ISSN 0556-2821. PMID 10018289. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  9. ↑ Wilkes, Richard Jeffrey. (2017-11-15). Experimental Neutrino Physics. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  10. ↑ «Article» Physics Letters B 341 (3-4): 397–406. 1995-01-05  doi:10.1016/0370-2693(94)01325-7. ISSN 0370-2693. (Noiz kontsultatua: 2020-12-03).
  11. ↑ Hofmeister, Sandra, ed. (2018-12-31). «Maison Hermès, Tokyo, JP» Renzo Piano Building Workshop (DETAIL): 128–135. ISBN 978-3-95553-422-6. (Noiz kontsultatua: 2020-12-03).
  12. ↑ Nishino, H.; Clark, S.; Abe, K.; Hayato, Y.; Iida, T.; Ikeda, M.; Kameda, J.; Kobayashi, K. et al.. (2009-04-10). «Search for proton decay via p-->e+pi0 and p-->micro+pi0 in a large water Cherenkov detector» Physical Review Letters 102 (14): 141801.  doi:10.1103/PhysRevLett.102.141801. ISSN 0031-9007. PMID 19392425. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  13. ↑ Denbo, Jason; Anaya, Daniel A.. (2020-09). «Textbook Outcomes Following Liver Resection for Cancer: A New Standard for Quality Benchmarking and Patient Decision Making» Annals of Surgical Oncology 27 (9): 3118–3120.  doi:10.1245/s10434-020-08550-2. ISSN 1534-4681. PMID 32385768. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  14. ↑ Anonymous. (1985-02-11). «Erratum» Physical Review Letters 54 (6): 493–493.  doi:10.1103/physrevlett.54.493. ISSN 0031-9007. (Noiz kontsultatua: 2020-12-03).
  15. ↑ Harumi, K.; Owens, J.; Burgess, M. J.; Abildskov, J. A.. (1974-09). «Relationship of ventricular excitability characteristics to ventricular arrhythmias in dogs» Circulation Research 35 (3): 464–471.  doi:10.1161/01.res.35.3.464. ISSN 0009-7330. PMID 4424731. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
  16. ↑ Filli, Linard; Schwab, Martin E.. (2015-4). «Structural and functional reorganization of propriospinal connections promotes functional recovery after spinal cord injury» Neural Regeneration Research 10 (4): 509–513.  doi:10.4103/1673-5374.155425. ISSN 1673-5374. PMID 26170799. PMC 4424731. (Noiz kontsultatua: 2020-11-23).
"https://eu.wikipedia.org/w/index.php?title=Lankide:EAE19/Proba_orria&oldid=8280320"(e)tik eskuratuta