陽子
定義
陽子protonとは、原子核を構成する粒子のうち正電荷を帯びる粒子をいう。陽子一個の電荷量は素電荷 $+e$である。
説明
陽子は中性子とともに原子核を構成する。原子核の中の陽子と中性子を総称して核子nucleonという。陽子の主な性質は次の通りである1。
| 性質 | 値 |
|---|---|
| 電荷 | $+e$ |
| 質量 | $m_{\mathrm{p}} \approx 1.672\ 62 \times 10^{-27}\ \mathrm{kg}$ |
| 電子質量との比 | $m_{\mathrm{p}} / m_{\mathrm{e}} \approx 1836.15$ |
| 電荷半径 | 約 $0.84\ \mathrm{fm} = 8.4 \times 10^{-16}\ \mathrm{m}$ |
ここで $1\ \mathrm{fm} = 10^{-15}\ \mathrm{m}$である。陽子は電子より約 $1836$倍重く、中性子とは質量がほぼ等しい。原子の質量の大部分が原子核に集中しているのはこのためである。
原子番号
原子核の中の陽子の個数を原子番号atomic numberといい、$Z$で表す。原子がどの元素であるかは、ただ陽子の個数だけで決まる。電子の個数はイオンになることで変わり、中性子の個数は同位体ごとに異なるが、陽子の個数が変わると別の元素になる。例えば陽子が $1$個なら水素、$6$個なら炭素、$8$個なら酸素である。電気的に中性な原子は陽子の個数と電子の個数が等しいので、電子も $Z$個持つ。
構造
電子はより小さな構成要素が知られていない素粒子だが、陽子はそうではない。陽子はアップクォーク二個とダウンクォーク一個からなる複合粒子である。アップクォークの電荷は $+\dfrac{2}{3}e$、ダウンクォークの電荷は $-\dfrac{1}{3}e$なので、陽子の電荷は次の通りである。
$$ \frac{2}{3}e + \frac{2}{3}e - \frac{1}{3}e = +e $$
関連リンク
미국 국립표준기술연구소: https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mp ↩︎