Was ist ein Proton?
Ein Proton ist ein subatomares Teilchen, das sich im Kern aller herkömmlichen Atome befindet. Der einzige Ort, an dem Sie Materie ohne Protonen finden können, ist ein Neutronenstern oder der Kern mächtiger Teilchenbeschleuniger. Das Proton hat eine positive Ladung, die die negative Ladung der Atome und Elektronen ausgleicht. Wenn ein Atom ein Ungleichgewicht von Protonen oder Neutronen aufweist, ist es nicht mehr neutral und wird zu einem geladenen Teilchen, auch als Ion bekannt.
Es ist schwierig festzustellen, wer genau das Proton entdeckt hat. Wissenschaftler theoretisierten die Existenz positiv geladener Teilchen nach der Entdeckung des Elektrons durch JJ Thomson im Jahr 1897. Ernest Rutherford wird die Entdeckung jedoch häufig aufgrund seiner Experimente im Jahr 1918 zugeschrieben.
Rutherford feuerte Alpha-Teilchen, die im Wesentlichen Heliumkerne ohne Elektronen sind, in ein Stickstoffgas ab. Seine Detektoren fanden die charakteristische Signatur der entstehenden Wasserstoffkerne. Nachdem er eine Weile darüber nachgedacht hatte, stellte er fest, dass diese Wasserstoffkerne nur aus dem Stickstoffgas stammen konnten. Dies führte zu der Theorie, dass der Kern eines Wasserstoffatoms ein Elementarteilchen ist, das Proton, und dass Protonen in den Kernen aller Atome gefunden werden können.
Die Eigenschaften von Atomen werden durch die Anzahl ihrer Elektronen, Neutronen und Protonen definiert. Die Anzahl der Protonen ist jedoch die signifikanteste Variable. Diese Variable ist in der Tat so bedeutend, dass die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms als Ordnungszahl bezeichnet wird und Atome nach der Anzahl ihrer Protonen benannt werden.
Die Ordnungszahl ist das physikalisch relevanteste Merkmal eines Atoms. Atome mit niedrigen Ordnungszahlen sind im Universum am weitesten verbreitet, da sie am einfachsten zu bilden sind. Deshalb sind Wasserstoff und Helium die am häufigsten vorkommenden Elemente im Universum.
1955 wurde der böse Zwilling des Protons, das Antiproton, entdeckt. Anstatt eine positive Ladung zu haben, hat sie eine negative. Wie jede Antimaterie explodiert sie bei Kontakt mit normaler Materie.
Protonen sind auch bei Experimentalphysikern beliebt, die sie gerne auf signifikante Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Ballistische Protonen sind für viele Entdeckungen im riesigen "Partikelzoo" verantwortlich, den die Physik des 20. Jahrhunderts hervorgebracht hat. Im Gegensatz zu ihren Verwandten, den Neutronen, sind Protonen außerhalb eines Atomkerns stabil und eignen sich daher zum Experimentieren.