De massa van het proton, de protonmassa, is 1.672 621 637 (83) x 10 -27 kg, of 938,272013 (23) MeV / c2of 1.007 276 466 77 (10) u (dat zijn verenigde atomaire massa-eenheden).
De meest nauwkeurige metingen van de massa van het proton zijn afkomstig van experimenten met Penning-vallen, die worden gebruikt om de eigenschappen van stabiel geladen deeltjes te bestuderen. In feite wordt het bestudeerde deeltje beperkt door een combinatie van magnetische en elektrische velden in een geëvacueerde kamer en wordt de snelheid verlaagd door een verscheidenheid aan technieken, zoals laserkoeling. Eenmaal gevangen, kan de massa-tot-ladingverhouding van een proton, deuteron (kern van een deuteriumatoom), enkelvoudig geladen waterstofmolecuul, enz. Met hoge precisie worden gemeten, en hieruit kan de massa van het proton worden geschat.
Het zou mooi zijn als de experimenteel waargenomen massa van een proton dezelfde zou zijn als die uit de theorie. Maar hoe bereken je uit de theorie wat de massa van een proton zou moeten zijn?
De theorie is quantumchromodynamica, kortweg QCD, en is de sterke tegenhanger van quantumelektrodynamica (QED). Omdat het proton uit drie quarks bestaat - twee naar boven en één naar beneden - is de massa de massa van die quarks en de massa bindende energie. Dit is een zeer moeilijke berekening om uit te voeren, deels omdat er zoveel manieren zijn waarop de quarks en gluonen in een proton op elkaar inwerken, maar gepubliceerde resultaten komen overeen met experimenten tot binnen een procent of twee.
Meer fundamenteel heeft het proton massa vanwege het Higgs-boson ... tenminste, volgens het zeer succesvolle standaardmodel van de deeltjesfysica. Het enige probleem is dat het Higgs-deeltje nog niet is gedetecteerd (de Large Hadron Collider is gebouwd met het vinden van het Higgs-deeltje als hoofddoel!).
Wilt u de "officiële" waarde weten? Bekijk CODATA. En hoe verhoudt de protonmassa zich tot de massa van het anti-proton? Klik hier om erachter te komen! En hoe bepaal je de protonmassa uit eerste (theoretische) principes? Dit artikel van CNRS legt uit hoe.
Meer te ontdekken, met de verhalen van Space Magazine: New Estimate for the Mass of the Higgs Boson, Are the Laws of Nature the same Everywhere in the Universe ?, and Forget Neutron Stars, Quark Stars Might be the Densest Bodies in the Universe zijn three good degenen om u op weg te helpen.
Astronomy Cast-afleveringen The Strong and Weak Nuclear Forces, The Large Hadron Collider en de Search for the Higgs Boson, en Inside the Atom geven je meer inzicht in de protonenmassa; Bekijk ze eens!
Bronnen:
Newton Vraag een wetenschapper
Wikipedia
