Protonens massa, protonmassa, är 1,672 621 637 (83) x 10 -27 kg eller 938,272013 (23) MeV / c2, eller 1.007 276 466 77 (10) u (det är enhetliga atommassagenheter).
De mest exakta mätningarna av protonens massa kommer från experiment med penningfällor, som används för att studera egenskaperna hos stabila laddade partiklar. I grund och botten begränsas den studerade partikeln av en kombination av magnetiska och elektriska fält i en evakuerad kammare, och dess hastighet reduceras med en mängd olika tekniker, såsom laserkylning. När det har fångats kan massa-till-laddningsförhållandet för en proton, deuteron (kärnan i en deuteriumatom), enstaka laddad vätemolekyl, etc. mätas till hög precision och från dessa uppskattas massan hos proton.
Det skulle vara trevligt om den experimentellt observerade massan hos en proton var densamma som den som härrör från teorin. Men hur kan man ta reda på vilken massa en proton ska vara, från teori?
Teorin är kvantkromodynamik, eller QCD för kort, och är den starka kraftmotstånden till kvantelektrodynamik (QED). Eftersom protonen består av tre kvarkar - två upp och en ner - är dess massa massan av dessa kvarkar och massan av bindande energi. Detta är en mycket svår beräkning att utföra, delvis eftersom det finns så många sätt kvarkarna och gluonerna i en proton interagerar, men publicerade resultat överensstämmer med experimentet inom en procent eller två.
Mer fundamentalt har protonen massa på grund av Higgs boson ... åtminstone gör den enligt den mycket framgångsrika standardmodellen för partikelfysik. Enda problem är att Higgs boson ännu inte har upptäckts (Large Hadron Collider byggdes för att hitta Higgs boson som ett viktigt mål!).
Vill du veta det "officiella" värdet? Kolla in CODATA. Och hur jämför protonmassan med massan för anti-protonen? Klicka här för att ta reda på det! Och hur kan man bestämma protonmassan utifrån de första (teoretiska) principerna? Den här artikeln från CNRS förklarar hur.
Mer att utforska med Space Magazine-berättelser: Nytt uppskattning för massan av Higgs Boson, är naturens lagar samma överallt i universum? för att komma igång.
Astronomy Cast-avsnitt The Strong and Weak Nuclear Forces, The Large Hadron Collider and the Search for the Higgs Boson, och Inside Atom kommer att ge dig mer inblick i protonmassa; kolla på dem!
källor:
Newton fråga en forskare
Wikipedia
