بروتون

البُرُوْتُون ^{(ملاحظة 1)} في فيزياء الجسيمات، وكان يظن في بادئ الأمر أنه جسيم أولي (لا يتكون من جسيمات أصغر) ولكن تبين فيما بعد عدم صحة هذا الزعم، والبروتون من مكونات الذرة وله شحنة كهربية موجبة مقدارها 1.6 × 10⁻¹⁹كولوم، تعادل تماما الشحنة التي يحملها الإلكترون إلا حتى الإلكترون شحنته سالبة، وكتلة البروتون مقدارها : 1.672621637×10⁻²⁷كيلوجرام، أوما يقارب 1800 ضعف كتلة الإلكترون. ونظرا لصغر كتلة البروتون بالكيلوجرام عدد صغير جدا يصعب حفظه عن ظهر قلب يستعمل الفيزيائيون وحدة الطاقة MeV للتعبير عن كتلة البروتون وهي تعادل 938 ميغا إلكترون فولت (طبقا لمعادلة أينشتاين الشهيرة عن تكافؤ الكتلة والطاقة).

تدل النتائج التجريبية حتى البروتون جسيم مستقر، والحد الأدنى لفترة عمر النصف له 10³⁵ سنة، بالرغم من حتى بعض النظريات تنبأت بأن البروتون يمكن حتى يتحلل.

تعتبر نواة النظير الأكثر شهرة لذرة الهيدروجين تعبير عن بروتون مفرد. ونويات العناصر الأخرى تعبير عن بروتونات ونيوترونات موجودة معاً عن طريق القوة النووية. ويكون عدد البروتونات الموجودة في النواة هي المسئولة عن الخواص الكيميائية للذرة وتعريف هذا العنصر الكيميائي.

يتم تصنيف البروتونات على أنها باريون وتتكون من 2 كوارك أعلى و1 كوارك أسفل، ويوجدوا معا أيضاً عن طريق القوة النووية، بالتداخل مع الجلون. ومعاكس المادة للبروتون هونقيض البروتون والذي له نفس قدر شحنة البروتون ولكن بشحنة معاكسة.

ونظرا لأن القوة الكهرومغناطيسية أكبر من قوى الجذب فإن شحنة البروتون يجب حتى تكون مساوية في المقدار ومعاكسة في الشحنة للإلكترون وإلا فإن الفرق بين الشحنتين سيؤدى إلى تمدد له تأثير كبير على الكون، وأى جسم له قوة جذب (الكواكب والنجوم).

يرجع مصطلح البروتون في الكيمياء والكيمياء الحيوية إلى أيون الهيدروجين H⁺. وفي هذا السياق تكون المادة المعطاة للبروتون حمضية والمادة المتقبلة للبروتون قلوية (راجع نظرية تفاعل الأحماض مع القلويات.)

البروتون تاريخياً

في عام 1919 أجرى إرنست رذرفورد تجربة قذف جسيمات ألفا خلال غاز النيتروجين، وقد أظهرت الومضات وجود نواة الهيدروجين، وقد حدد رذرفورد حتى المصدر الوحيد الذي يمكن حتى يأتي منه نواة الهيدروجين هوالنيتروجين، وعلى هذا فإن النيتروجين لابد أنه يحتوى على نويات الهيدروجين. وقد اقترح حتى نويات الهيدروجين والتي كان لها عدد ذرى يساوى 1، هي جسيم أساسي، وسماها بروتون، من الحدثة الإغريقية بروتوس والتي تعنى الأول.

البروتون في فهم الكيمياء

العدد الذري

في فهم الكيمياء يعهد عدد البروتونات داخل نواة الذرّة على أنه العدد الذري، والذي يحدد العنصر الكيميائي الذي تنتمي إليه الذرة. على سبيل المثال فإن العدد الذري للكلورقد يكون 17، وهذا يعني حتى جميع ذرة كلور تحوي 17 بروتون وأن جميع الذرات المتألفة من 17 بروتون هي ذرات كلور. يتم تعيين الخواص الكيميائية للذرة من جهة أخرى بعدد الكتروناتها (لها شحنة سالبة) والتي يفترض أنها مكافئة لعدد البروتونات (ذات شحنة موجبة) في الذرات المتعادلة بحيث تصبح إجمالي شحنتها صفرا. على سبيل المثال تحتوي ذرة الكلور المتعادلة على 17 الكترون و17 بروتون بينما ذرة الكلور السالبة، Cl^-، بها 17 بروتون و18 الكترون لتشكل صافي شحنة قدرها -1 شحنة إلكترون.

الهيدروجين كبروتون

لما كان العدد الذري لعنصر الهيدروجين هو1، فإن أيون الهيدروجين الموجب (
H⁺
) يحوي على بروتون واحد ولايحوي أي إلكترونات ولذا فإن بعض النصوص قد تشير إلى تعبير بروتون كتعبير عن أيون الهيدروجين.

نقيض البروتون

وضع خرق تناظر الشحنة السوية والزمن قيودا صارمة على الخواص النسبية للجسيمات ونقيضاتها، ولذلك فإنه خاضع لاختبارات صارمة. على سبيل المثال، ينبغي حتىقد يكون إجمالي شحنتي البروتون ونقيض البروتون صفرا تماما. لقد تم فحص هذه المساواة بدقة جزء في 108. كذلك تم اختبار تساوي كتلتيهما بدقة أفضل من جزء من 108. عند حبس مضادات البروتونات، في مصيدة بيننغ، أمكن اختبار تساوي نسبتي الشحنة إلى الكتلة للبروتون والإلكترون بدقة جزء في (6×10⁹). أظهر قياس العزم المغنطيسي لمضاد البروتون خطأ مقداره 8×10⁻³ مغنطون بور نووي، ووجد أنه مساوومضاد لتلك القيمة في البروتون.

التطبيقات التكنولوجية

البروتون يوجد دائما ً في حالة دوران (مغزلي)، وهذه الخاصية تم استغلالها في مطيافية الرنين النووي المغناطيسي (NMR). وفيه يتم استخدام مجال مغناطيسي للتحقق من وجود الغلاف الموجود حول البروتونات في النواة والذي يتم معهدته بسحابة الإلكترونات الموجودة حول النواة. وعلى هذا يستطيع الفهماء فهم الهجريب الجزيئي للجزيء الذي يتم دراسته.

انظر أيضا

فيزياء الجسيمات
جسيم أولي
النيوترون
جسيم دون ذري
قائمة الجسيمات

هوامش

ملاحظة 1 المرادفات: الأُوَيْل

ملاحظات

^ حدثة بروتون تعني الأول بالإغريقية

مراجع

↑ C. Amsler et al., "Review of Particle Physics" Physics Letters B667, 1 (2008)
↑ "إنجليزي عربي proton ترجمة". web.archive.org. 2019-03-19. مؤرشف من الأصل في 20 مارس 2020. اطلع عليه بتاريخ 19 مارس 2019.
^ البروفسور الدكتور صلاح مصطفى (2003-04-23). . العبيكان للنشر. ISBN . مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2020.
^ "LDLP - Librairie Du Liban Publishers". www.ldlp-dictionary.com. مؤرشف من الأصل في 11 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 19 مارس 2019.