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Proton

Introduction

Proton
Représentation schématique de la composition en quarks de valence d'un proton, avec deux quarks u et un quark d. L'interaction forte est transmise par des gluons (représentés ici par un tracé sinusoïdal). La couleur des quarks fait référence aux trois types de charges de l'interaction forte : rouge, verte et bleue. Le choix de couleur effectué ici est arbitraire, la charge de couleur circulant à travers les trois quarks.
Représentation schématique de la composition en quarks de valence d'un proton, avec deux quarks u et un quark d. L'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en...) forte est transmise par des gluons (représentés ici par un tracé sinusoïdal). La couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) des quarks fait référence aux trois types de charges de l'interaction forte : rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), verte et bleue. Le choix de couleur effectué ici est arbitraire, la charge de couleur (En physique des particules , la charge de couleur est une propriété des quarks et des gluons qui ont leur propre interaction forte dans le contexte de la chromodynamique quantique. Il y a une analogie avec la...) circulant à travers les trois quarks.
Propriétés générales
Classification Particule composite (baryon)
Composition 2 quarks u
1 quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la...) d
Famille Fermion (Il existe deux grandes classes de particules élémentaires: les fermions et les bosons. Les fermions sont les particules à spin demi-entier (c'est-à-dire multiple de...)
Groupe Quark
Interaction(s) Forte, électromagnétique, faible, gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.)
Symbole p, p+
 
Antiparticule (A chaque type de fermions fondamentaux correspond un type d'antiparticule. Ainsi, à l' électron est associé au positron, et les quark, à leurs antiquark. La première antiparticule observée, un antiélectron (positron)...) Antiproton
Propriétés physiques
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force...) 938,272 MeV.c-2
Charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) 1,602 176 53×10-19 C
Rayon de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...) 0,84184 fm
Moment dipôlaire <5,4×10−24 e Cm
Polarisabilité électrique 1,2(6)×10−3 fm³
Moment magnétique (En magnétostatique, soit une distribution de courants permanents à support compact de volume V.) 2,792847351(28) μN
Polarisabilité magnétique 1,9(5)×10−4 fm³
Charge de couleur 0
Spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même...) ½
Isospin (En physique des particules, l'isospin est une symetrie de l'intéraction forte qui est mathématiquement analogue au spin. On dit aussi que c'est un nombre...) ½
Parité +1
Durée de vie (La vie est le nom donné :) Stable
Historique
Prédiction William Prout, 1815
Découverte 1918
Découvreur Ernest Rutherford

Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.

Les protons sont présents dans le noyau des atomes, éventuellement liés avec des neutrons par l'interaction forte (le noyau de l'isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre...) le plus répandu de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), H+, est un simple proton) ; le proton est également stable par lui-même, en dehors du noyau atomique (Le noyau atomique désigne la région située au centre d'un atome constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (10-15 m) est...).

Le proton n'est pas une particule élémentaire (On appelle particules élémentaires les constituants fondamentaux de l'univers décrits par le modèle standard de la physique des particules. Ces...), étant composé de trois autres particules : deux quarks up et un quark down.

Caractéristiques physiques

Description

Le proton est un fermion de spin ½. Il est composé de trois quarks de valence, ce qui en fait un baryon (Un baryon est, en physique des particules, une catégorie de particules, dont les représentants les plus connus sont le proton et le neutron. Le terme « baryon » vient du grec barys qui signifie...). Les deux quarks up et le quark down du proton sont liés par l'interaction forte, transmise par des gluons. En plus de ces trois quarks de valence (qui déterminent les nombres quantiques de la particule) et des gluons, le proton, comme les autres hadrons, est constitué d'une « mer » de paires de quarks-antiquarks virtuels qui apparaissent et disparaissent en permanence. Les nombres quantiques de ces paires virtuelles s'annulent en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur...) ne contribuent pas à ceux du proton ; en revanche, la masse du proton provient principalement de la masse de ces paires virtuelles.

Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme le neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont les...), le proton est un nucléon (Le terme nucléon désigne de façon générique les composants du noyau atomique, i.e. les protons et les neutrons qui sont tous deux des baryons. Le nombre de nucléons par atome est...) et peut être lié à d'autres nucléons par la force nucléaire (La force nucléaire est une force qui s'exerce entre nucléons. Elle est responsable de la liaison des protons et des neutrons dans les noyaux atomiques. Cette force peut être comprise en termes d'échange...) à l'intérieur d'un noyau atomique. Le noyau de l'isotope le plus courant de l'hydrogène est un simple proton. Le noyau des isotopes plus lourds, le deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1 neutron. Son nombre de masse est 2.) et le tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons. Il a été mis en évidence en 1934, par Ernest Rutherford, dans la...) contiennent un proton lié à un et deux neutrons, respectivement. tous les autres noyaux atomiques sont composés de deux protons ou plus et d'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de neutrons. Le nombre de protons d'un noyau détermine les propriétés chimiques de l'atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un...) et donc quel élément chimique il représente.

La masse du proton est égale à environ 1,007276 u, soit à peu près 938,2720 MeV ou 1,672×10-27 kg. La masse du proton est environ 1 836,15 fois celle de l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.). Sa charge électrique est très exactement égale à une charge élémentaire (La charge élémentaire est, en physique, la charge électrique d'un proton ou, de façon équivalente, l'opposé de la charge électrique d'un électron. Elle est notée e.) positive (e), soit +1,602176×10-19 C ; l'électron possède une charge électrique négative, de valeur opposée à celle du proton. La charge électrique du proton est égale à la somme des charges électriques de ses quarks : celle de chaque quark up vaut 2/3e et celle du quark down vaut -1/3e.

Le rayon de charge du proton, c'est-à-dire le rayon moyen quadratique de sa distribution de charge, est de l'ordre de 0,84184 fm.

Stabilité

Le proton semble être stable. Sa demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la...) est expérimentalement mesurée comme supérieure à 6,6×1035 ans. Sa durée de vie moyenne est au minimum de l'ordre de 2,1×1029 ans.

En revanche, les protons peuvent se transformer en neutrons par capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La...) électronique. Ce processus n'est pas spontané et nécessite un apport d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). La réaction émet un neutron ainsi qu'un neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.) électronique :

\mathrm{p}^+ + \mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{n} + {\nu}_\text{e}

Le processus est réversible : les neutrons peuvent se transformer en protons par désintégration bêta, une forme de désintégration radioactive. De fait, un neutron libre se désintègre de cette façon avec une durée de vie moyenne d'environ 15 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...).

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0. Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page.

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