物理中什么是質(zhì)子質(zhì)子基本性質(zhì)
質(zhì)子轉(zhuǎn)移廣泛存在于化學(xué)反應(yīng)及生物體中,是化學(xué)反應(yīng)中最基本最簡(jiǎn)單的反應(yīng)之一,下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的物理中什么是質(zhì)子，歡迎閱讀。
物理中什么是質(zhì)子
質(zhì)子(proton)是一種帶 1.6 × 10-19 庫(kù)侖(C)正電荷的亞原子粒子，直徑約 1.6~1.7×10−15 m ，質(zhì)量是938百萬(wàn)電子伏特/c²(MeV/c²)，即1.672621637(83)×10-27千克，大約是電子質(zhì)量的1836.5倍(電子的質(zhì)量為9.10938215(45)×10-31千克)，質(zhì)子比中子稍輕(中子的質(zhì)量為1.674927211(84)×10-27千克)。質(zhì)子屬于重子類，由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克通過(guò)膠子在強(qiáng)相互作用下構(gòu)成。原子核中質(zhì)子數(shù)目決定其化學(xué)性質(zhì)和它屬于何種化學(xué)元素。
質(zhì)子基本性質(zhì)
相對(duì)質(zhì)量1.007
電荷+1 元電荷(+ 1.60217733 × 10-19庫(kù)侖)
粒子自旋1/2粒子磁矩2.7928 單位核磁子
作用力引力、電磁力、弱核力、強(qiáng)核力
半衰期最短為 1035年(可視為穩(wěn)定)
組成兩個(gè)上夸克、一個(gè)下夸克
質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)(就是元素序號(hào))=核外電子數(shù)，中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)[1]
1.氧元素是第二周期的元素，所以氧原子只有2個(gè)電子層內(nèi)從層2個(gè)，外層6個(gè)，共8個(gè)電子;而氧原子的質(zhì)子數(shù)也是8個(gè)。符合核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)，所以氧原子本身是電中性的，不帶電荷[1] 。
事實(shí)上所有的原子都是電中性的，都符合【質(zhì)子數(shù)】=【原子序數(shù)】=【核電荷數(shù)】=【核外電子數(shù)】[1]
2.每種物質(zhì)中的原子的核外電子數(shù)一定是等于該原子的質(zhì)子數(shù)，但是這并不是說(shuō)這種結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這只是元素原子的一個(gè)特性。比如Na原子就非常不穩(wěn)定，很容易失去一個(gè)電子變成Na+，帶一個(gè)正電荷，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。注意此時(shí)帶電荷是因?yàn)樽兂闪穗x子。對(duì)于未失去電子的Na原子來(lái)說(shuō)，還是符合核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)[1]
質(zhì)子歷史
英國(guó)物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福被公認(rèn)為質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)人。1918年他任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任時(shí)，用α粒子轟擊氮原子核，注意到在使用α粒子轟擊氮?dú)鈺r(shí)他的閃光探測(cè)器紀(jì)錄到氫核的跡象。質(zhì)子命名為proton，這個(gè)單詞是由希臘文中的“第一”演化而來(lái)的。盧瑟福認(rèn)識(shí)到這些氫核唯一可能的來(lái)源是氮原子，因此氮原子必須含有氫核。他因此建議原子序數(shù)為1的氫原子核是一個(gè)基本粒子。在此之前尤金·戈?duì)柕滤固?Eugene Goldstein)就已經(jīng)注意到陽(yáng)極射線是由正離子組成的。但他沒(méi)有能夠分析這些離子的成分。盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子以后，又預(yù)言了不帶電的中子存在。
今時(shí)今日，以粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型理論為基礎(chǔ)而論，因?yàn)橘|(zhì)子是復(fù)合粒子，所以不再被編入基本粒子的家族中。
質(zhì)子發(fā)現(xiàn)
1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，容器C里放有放射性物質(zhì)A，從A射出的α粒子射到鋁箔F上，適當(dāng)選取鋁箔的厚度，使容器C抽成真空后，α粒子恰好被F吸收而不能透過(guò)，在F后面放一熒光屏S，用顯微鏡冊(cè)來(lái)觀察熒光屏上是否出現(xiàn)閃光.通過(guò)閥門(mén)T往C里通進(jìn)氮?dú)夂?，盧瑟福從熒光屏S上觀察到了閃光，把氮?dú)鈸Q成氧氣或二氧化碳，又觀察不到閃光，這表明閃光一定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過(guò)鋁箔引起的[2] .
盧瑟福把這種粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質(zhì)子，通常用符號(hào)盧瑟福把這種粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質(zhì)子，通常用符號(hào)表示[2] .
這個(gè)質(zhì)子是α粒子直接從氮核中打出的，還是α粒子打進(jìn)復(fù)核后形成的復(fù)核發(fā)生衰變 時(shí)放出的呢?為了弄清這個(gè)問(wèn)題，英國(guó)物理學(xué)家布拉凱特又在充氮的云室里做了這個(gè)實(shí)驗(yàn).如果質(zhì)子是α粒子直接從氮核中打出的，那么在云室里就會(huì)看到四條徑跡：放射α粒子的徑 跡、碰撞后散射的.粒子的徑跡、質(zhì)子的徑跡及拋出質(zhì)子后的核的反沖徑跡.如果 粒子打進(jìn)氮核后形成一個(gè)復(fù)核，這復(fù)核立即發(fā)生衰變放出一個(gè)質(zhì)子，那么在云室里就能看到三條徑跡：入射α粒子的徑跡、質(zhì)子的徑跡及反沖核的徑跡.布拉凱特拍攝了兩萬(wàn)多張?jiān)剖艺掌?，終于從四十多萬(wàn)條“粒子徑跡的照片中，發(fā)現(xiàn)有八條產(chǎn)生了分叉.分叉的情況表明，這第二種設(shè)想是正確的.從質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以知道產(chǎn)生的新核是氧17[2] 。
在云室的照片中，分叉后細(xì)而長(zhǎng)的是質(zhì)子的徑跡，短而粗的是反沖氧核的徑跡.
后來(lái)，人們用同樣的方法使氟、鈉、鋁等核發(fā)生了類似的轉(zhuǎn)變，并且都產(chǎn)生了質(zhì)子.由于各種核里都能轟擊出質(zhì)子，可見(jiàn)質(zhì)子是原子核的組成部分[2] .
質(zhì)子應(yīng)用
物理中質(zhì)子常被用來(lái)在加速器中加速到近光速后用來(lái)與其它粒子碰撞。這樣的試驗(yàn)為研究原子核結(jié)構(gòu)提供了極其重要的數(shù)據(jù)。慢速的質(zhì)子也可能被原子核吸收用來(lái)制造人造同位素或人造元素。核磁共振技術(shù)使用質(zhì)子的自旋來(lái)測(cè)試分子的結(jié)構(gòu)。
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