Πρωτόνιο

Το πρωτόνιο είναι ένα από τα υποατομικά σωματίδια, που θεωρούνταν παλιότερα στοιχειώδες σωμάτιο, αλλά αργότερα βρέθηκε ότι έχει εσωτερική δομή. Ως νουκλεόνιο, είναι ένας από τούς βασικούς δομικούς λίθους των πυρήνων των ατόμων. Επίσης κατατάσσεται στην κατηγορία των αδρονίων με βαρυονικό αριθμό ένα, ενώ με βάση το σπιν του (που είναι 1/2) και της στατιστικής που το περιγράφει, κατατάσσεται και στα φερμιόνια. Έχει βρεθεί ότι είναι σύνθετο σωμάτιο. Σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο αποτελείται από τρία κουάρκ, δύο "πάνω" (up) και ένα "κάτω" (down) που συνδέονται με την ισχυρή αλληλεπίδραση του πυρήνα των ατόμων, που είναι υπεύθυνη για τις δυνάμεις που συγκρατούν τα πρωτόνια με νετρόνια, καθώς και με άλλα πρωτόνια.

Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου είναι μοναδικός για κάθε χημικό στοιχείο και καθορίζει το είδος του ατόμου και κατά συνέπεια τις γενικές φυσικές και χημικές του ιδιότητες. Ο πυρήνας όλων των ατόμων Υδρογόνου, για παράδειγμα, περιλαμβάνει ένα πρωτόνιο. Αυτός όλων των ατόμων Ηλίου περιλαμβάνει δύο και όλων ατόμων Λιθίου τρία πρωτόνια (τα ισότοπά τους διαφέρουν κατά τον αριθμό νετρονίων που περιλαμβάνει ο πυρήνας. Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων ταξινομεί τα άτομα με βάση τον ατομικό τους αριθμό, που ταυτίζεται με τον αριθμό των πρωτονίων που έχει το καθένα.

Το πρωτόνιο είναι θετικά φορτισμένο σωμάτιο, με φορτίο ίσο και αντίθετο από το φορτίο του ηλεκτρονίου (ίσο με 1.602 × 10^-19, η μικρότρη μονάδα φορτίου που έχει βρεθεί ελεύθερη στη φύση). Έχει μάζα 938.3 MeV/c² (1.67262158 × 10−27 kg), ή περίπου 1,836 φορές την μάζα του ηλεκτρονίου (η μονάδα ατομικής μάζας (AMU) είναι 1.66053886 × 10−27 kg). Το πρωτόνιο έχει απροσδιόριστα μεγάλο χρόνο ζωής (ο ελάχιστος πιθανός χρόνος ημιζωής έχει υπολογιστεί σε 10³⁵ έτη). Στο καθιερωμένο μοντέλο θεωρείται απολύτως σταθερό, πρόβλεψη που συμφωνεί με τα μέχρι τώρα πειραματικά δεδομένα.