Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Proton

Proton

Définition du proton

Un proton est une particule subatomique à charge électrique positive située dans le noyau atomique des atomes. Le nombre de protons dans le noyau de l'atome détermine le numéro atomique d'un élément, comme indiqué dans le tableau périodique des éléments.

Le proton a la charge +1 (ou, alternativement, 1,602 x 10 -19  coulombs), exactement l'opposé de la charge -1 contenant l'électron. Cependant, en masse, il n'ya pas de concurrence: la masse du proton est environ 1 836 fois supérieure à celle d'un électron.

Le proton est classé comme baryon et est composé de trois quarks (uud). L'antiparticule correspondante, l'antiproton, présente les mêmes caractéristiques que le proton mais avec une charge électrique négative.

Caractéristiques des protons

Les protons sont composés de trois quarks 1/2 spin. Les protons sont classés comme des baryons qui sont un sous-type de hadrons. Les deux quarks au-dessus et un au-dessous des protons sont maintenus ensemble par une interaction nucléaire forte. Le proton a une distribution de charge positive et décroît de manière exponentielle.

Les protons et les neutrons sont des nucléons. Les deux sont unis dans le noyau par une force nucléaire puissante. L'isotope le plus commun de l'hydrogène est un noyau avec un proton. Les noyaux d' isotopes d'hydrogène lourd (deutérium et tritium) contiennent respectivement un proton et un ou deux neutrons. Ces deux isotopes de l'hydrogène sont utilisés comme combustible nucléaire dans les réactions de fusion nucléaire. Tous les autres types d'atomes sont composés de deux protons ou plus et d'un nombre différent de neutrons.

Le numéro atomique d'un atome est le nombre de protons dans son noyau. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome détermine ses propriétés chimiques. Pour cette raison, les éléments chimiques sont représentés par le nombre de protons dans un noyau (Z), c'est-à-dire le numéro atomique. Pour déterminer les isotopes d'un élément, nous utilisons également le nombre de neutrons (N) en ajoutant tous les nucléons. Ce nombre est appelé nombre de masse (A).

Selon le déroulement des expériences de physique des particules de protons, le proton est une particule stable, ce qui signifie qu'il ne se désintègre pas en d'autres particules et que, par conséquent, sa durée de vie est éternelle dans les limites expérimentales. Ce point se résume à la conservation du nombre de baryons dans les processus entre particules élémentaires. En fait, le baryon le plus léger est précisément le proton et, si le nombre de baryons doit être stocké, il ne peut se désintégrer en aucune autre particule plus légère.

Décomposition des protons

Les protons sont stables du point de vue du modèle standard de la physique des particules. Les lois de la physique ne permettent pas à un proton de se désintégrer spontanément du fait de la préservation du nombre de baryons. Cependant, récemment, il a été suggéré que la prédominance de la matière sur l'antimatière dans l'univers entraîne un très léger déséquilibre dans la proportion de matière / antimatière apparue très tôt dans sa formation. Après que la majeure partie de la matière et de l'antimatière aient été détruites, il ne restait que de la matière baryonique dans notre univers actuel.

Cela signifie essentiellement que la loi de conservation du nombre de baryons ne rompt pas, mais que la décomposition des protons était le mécanisme inévitable pour ramener le nombre de baryons à l'état d'équilibre, en ce sens qu'il corrigeait le déséquilibre initial de l'univers pour tous. la matière actuelle. dans notre univers

Le proton est stable par lui-même. Dans certains types rares de désintégration radioactive, ils émettent des protons libres, résultant de la décomposition des neutrons libres lors d'autres désintégrations. En tant que proton libre, il a la capacité de capter un électron et de devenir un hydrogène neutre, qui peut réagir chimiquement très facilement. Il peut y avoir des protons libres dans les plasmas, les rayons cosmiques ou dans le vent solaire.

Histoire des protons

Ernest Rutherford, découvreur du proton.En 1886, Eugen Goldstein découvrit les rayons anodiques et montra qu'il s'agissait de particules chargées positivement (ions) produites à partir de gaz. En faisant varier les gaz à l'intérieur des tubes, Goldstein a observé que ces particules avaient différentes valeurs de rapport charge / masse. Pour cette raison, la charge positive avec une particule n'a pas pu être identifiée, contrairement aux charges négatives d'électrons découvertes par Joseph John Thomson.

Après la découverte du noyau atomique par Ernest Rutherford en 1911, Antonius Van den Broek a proposé que la place de chaque élément du tableau périodique (son numéro atomique) soit égale à sa charge nucléaire. Cette théorie a été confirmée expérimentalement par Henry Moseley en 1913 en utilisant des spectres à rayons X.

En 1917, Rutherford a montré que le noyau hydrogène était présent dans d'autres noyaux, résultat général décrit comme la découverte du proton. Rutherford s'est rendu compte qu'en bombardant des particules alpha dans l'azote pur, ses détecteurs à scintillation indiquaient les signes de noyaux d'hydrogène. Rutherford a déterminé que l'hydrogène ne pouvait provenir que de l'azote et que, par conséquent, ils devaient contenir des noyaux d'hydrogène. Un noyau d'hydrogène s'est désintégré sous l'impact de la particule alpha et a formé un atome d'oxygène -17 au cours du processus. Le noyau hydrogène est donc présent dans d'autres noyaux en tant que particule élémentaire, ce que Rutherford a appelé le proton, après le neutre singulier du mot grec signifiant 'premier', πρῶτον.

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Dernier examen: 19 mars 2019