Что такое протон? Определение, открытие, характеристики

Электрон был открыт с помощью электронно-лучевой трубки. Электрический ток проходил от катода (отрицательный полюс) к аноду (положительный полюс). Несколько экспериментов показали, что частицы испускаются на катоде и что эти частицы имеют отрицательный заряд. Эти эксперименты продемонстрировали наличие электронов. если катодные лучи — это электроны, испускаемые металлическими атомами катода, то что остается от атомов, потерявших эти электроны?

Мы знаем несколько основных вещей об электрических зарядах. Их переносят частицы вещества. Эксперимент Милликена показал, что они существуют как целые числа, кратные одной базовой единице. Атомы не имеют общего электрического заряда, а это означает, что каждый атом содержит точно равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц. Атом водорода — простейший вид атома с одним электроном. что, если этот единственный электрон будет удален из водорода, оставшаяся часть атома будет просто положительно заряженной частицей.

Что такое протоны?

The proton is the positively charged subatomic particle present in all atoms. The mass of the proton is about 1840 times the mass of the electron

Электрический заряд — это свойство определенных частиц, таких как электроны (-), протоны (+) и кварки (да, кварки), которое описывает, как они взаимодействуют друг с другом. Есть два разных типа электрического заряда, несколько условно названные положительным и отрицательным (так же, как четыре стороны света называются севером, югом, востоком и западом).

Обычно частицы с одинаковым зарядом отталкиваются, а частицы с противоположными зарядами притягиваются. Внутри каждого атома протоны внутри ядра притягивают электроны, находящиеся вне ядра.

Открытие протонов

В 1886 году Юджин Гольдштейн (1850–1930) обнаружил доказательства существования этой положительно заряженной частицы. Используя электронно-лучевую трубку с отверстиями в катоде, он заметил, что лучи идут в противоположном направлении от катодных лучей. Он назвал эти каналы лучами и показал, что они состоят из положительно заряженных частиц.

Ядро атома было открыто Эрнестом Резерфордом в 1911 году в его знаменитом эксперименте с золотой фольгой. Он пришел к выводу, что все положительно заряженные частицы в атоме сосредоточены в единственном ядре и что большая часть объема атома пуста. Он также заявил, что общее количество положительно заряженных частиц в ядре равно общему количеству отрицательно заряженных электронов, присутствующих вокруг него. Чтобы подтвердить свою теорию, он провел знаменитый эксперимент, известный как эксперимент с золотой фольгой.

Gold Foil Experiment

Rutherford, in his experiment, directed high-energy streams of α-particles from a radioactive source at a thin sheet (100 nm thickness) of gold. In order to study the deflection caused to the α-particles, he placed a fluorescent zinc sulfide screen around the thin gold foil. Ernest Rutherford selected a gold foil for his experiments because he wanted as thin a layer as possible, and gold is very highly malleable.

• Results:
  • Most of the particles pass through the foil without any deflection.
  • Some of the alpha particles deflect at small angles.
  • Very few even bounce back (1 in 20,000).

• Conclusion: Based on his observations, Rutherford proposed the following structural features of an atom:
  • Most of the atom’s mass and its entire positive charge are confined in a small core, called the nucleus. The positively charged particle is called a proton.
  • Most of the volume of an atom is empty space.
  • The number of negatively charged electrons dispersed outside the nucleus is the same as the number of positive charges in the nucleus. It explains the overall electrical neutrality of an atom.

Характеристики протона

• Протоны заряжены положительно .
• протоны находятся внутри ядра.
• Протоны имеют массу покоя 1,67262 × 10-27 кг (~ 1 а.е.м.), что в 1,836 раза больше массы электрона.
• Заряд 1 протона равен 1,6 х 10-19 Кл. Один кулон равен заряду 6,241 х 1018 протонов.
• Протоны также обладают способностью переносить частицы анода.

Табличное сравнение между субатомными частицами: электрон, протон и ядро:

Примеры проблем

Проблема 1. Почему в эксперименте Резерфорда большинство альфа-частиц проходят прямо через фольгу?

Решение:

Most of the alpha particles go straight through the foil in the Rutherford experiment because most of the part of the atom is empty.

Задача 2: Какой тип излучения использовался в эксперименте Резерфорда?

Решение:

The α particle was bombarded on thin gold foil and observed that the nucleus occupies a very small portion of the atom.

Задача 3. Какой металл выбрал Резерфорд для своего эксперимента по рассеянию α-частиц и почему?

Решение:

Because gold is the most malleable metal and can be hence beaten down to get very thin sheets. The sheet of gold foil Rutherford used was only 1000 atoms thick. Gold’s malleability made it possible for it to be beaten down to such a thin sheet.

Задача 4: Каковы относительная масса и заряд протона?

Решение:

Protons have a positive electrical charge of one (+1) and a mass of 1 atomic mass unit (a.m.u.), which is about 1.67 × 10⁻²⁷ kilograms.

Проблема 5: Кто отец протона и кто открыл протон?

Решение:

Ernest Rutherford is the father of Proton, who discovered the proton in his famous experiment with gold foil in 1909.

Задача 6. Что находится внутри протона?

Решение:

The proton, one of the atomic nuclei parts, consists of basic particles called quarks and gluons.