Protn

En fsica, el protn (del griego , prton ['prime-ro']) es una partcula subatmica con una carga elctricaelemental positiva 1 (1,6 1019 C), igual en valor ab-soluto y de signo contrario a la del electrn, y una masa1836 veces superior a la de un electrn.Experimentalmente, se observa el protn como estable,con un lmite inferior en su vida media de unos 1035 aos,aunque algunas teoras predicen que el protn puede de-sintegrarse en otras partculas. Originalmente se pensque el protn era una partcula elemental pero desde losaos 1970 existe una evidencia slida de que es una par-tcula compuesta. Para la cromodinmica cuntica el pro-tn es una partcula formada por la unin estable de tresquarks.El protn y el neutrn, en conjunto, se conocen comonucleones, ya que conforman el ncleo de los tomos. Enun tomo, el nmero de protones en el ncleo determi-na las propiedades qumicas del tomo y qu elementoqumico es. El ncleo del istopo ms comn del tomode hidrgeno (tambin el tomo estable ms simple posi-ble) est formado por un nico protn. Al tener igual car-ga, los protones se repelen entre s. Sin embargo, puedenestar agrupados por la accin de la fuerza nuclear fuer-te, que a ciertas distancias es superior a la repulsin dela fuerza electromagntica. No obstante, cuando el to-mo es grande (como los tomos de Uranio), la repulsinelectromagntica puede desintegrarlo progresivamente.

1 Historia

Generalmente se le acredita a Ernest Rutherford el descu-brimiento del protn. En el ao 1918 Rutherford descu-bri que cuando se disparan partculas alfa contra un gasde nitrgeno, sus detectores de centelleo muestran los sig-nos de ncleos de hidrgeno. Rutherford determin queel nico sitio del cual podan provenir estos ncleos eradel nitrgeno y que por tanto el nitrgeno deba conte-ner ncleos de hidrgeno. Por estas razones Rutherfordsugiri que el ncleo de hidrgeno, que en la poca se sa-ba que su nmero atmico era 1, deba ser una partculafundamental.Antes que Rutherford, Eugene Goldstein haba observa-do rayos catdicos compuestos de iones cargados positi-vamente en 1886. Luego del descubrimiento del electrnpor J.J. Thomson, Goldstein sugiri que puesto que el to-mo era elctricamente neutro, el mismo deba contenerpartculas cargadas positivamente. Goldstein us los ra-

yos canales y pudo calcular la razn carga/masa. Encontrque dichas razones cambiaban cuando variaban los gasesque usaba en el tubo de rayos catdicos. Lo que Goldsteincrea que eran protones resultaron ser iones positivos. Sinembargo, sus trabajos fueron largamente ignorados porla comunidad de fsicos.

2 Los protones en fsica de partcu-las

2.1 Radio del protnLas ltimas observaciones experimentales, ponen el radiodel protn en 8,4184(67) 1016 m.

Radio del protn = 2 h / c m =8,412356414832271016 m

Radio del protn = 2 / =8,412356414832331016 m

h es la constante de Planck. es 3,14159265358979... c es la velocidad de la luz. m es la masa del protn. es la longitud de onda Compton delprotn.

2.2 DescripcinLos protones no se consideran partculas elementales,sino partculas compuestas por tres partculas elementa-les de espn 1/2:[2] dos quarks arriba y un quark abajo, lascuales tambin estn unidos por la fuerza nuclear fuertemediada por gluones. La masa de estos tres quarks s-lo supone un 5% de la masa del protn. El resto pro-viene del cmputo de la energa de enlace al conside-rar el mar de gluones y los pares quark-antiquark quelos rodean.[3] La evidencia de que el protn no era unapartcula elemental sino compuesta proviene de experi-mentos realizados durante los aos 1970 que dieron lugaral modelo de partones, despus reformulado dentro de lacromodinmica cuntica.En cuanto a su clasicacin, los protones son partculas deespn 1/2, por lo tanto fermiones (partculas de espn se-mientero). Al experimentar la interaccin nuclear fuerte

1

2 5 VASE TAMBIN

decimos que son hadrones, y dentro del conjunto de ha-drones, bariones, que es como se designa a los hadronesque a su vez son fermiones.

2.3 Estabilidad

Al ser los protones los bariones ms ligeros, la conserva-cin del nmero barinico nos llevara a conjeturar su es-tabilidad. De hecho, la desintegracin espontnea de losprotones libres nunca ha sido observada. Sin embargo, al-gunas teoras que no conservan el nmero barinico, en-tre las que se encuentran las teoras de la gran unicacin,predicen procesos del tipo:

p e+ + 0

p + 0

donde un protn se desintegrara, hipotticamente, en unpositrn y en un pin neutro; o en un muon y un pinneutro.Distintos montajes experimentales buscaron estas hipot-ticas desintegraciones sin xito en enormes cmaras sub-terrneas llenas de agua. El detector de partculas Super-Kamiokande en Japn, aunque no encontr ninguna deestos sucesos, estableci experimentalmente lmites in-feriores a la vida media de un protn del orden de 1033aos.[4]

2.4 Antiprotn

El antiprotn es la antipartcula del protn. Se conocetambin como protn negativo. Se diferencia del protnen que su carga es negativa y en que no forma parte de losncleos atmicos. El antiprotn es estable en el vaco y nose desintegra espontneamente. Sin embargo, cuando unantiprotn colisiona con un protn, ambas partculas setransforman en mesones, cuya vida media es extremada-mente breve (vase Radiactividad). Si bien la existenciade esta partcula elemental se postul por primera vez enla dcada de 1930, el antiprotn no se identic hasta1955, en el Laboratorio de Radiacin de la Universidadde California, por Emilio Segre y Owen Chamberlain, ra-zn por la cual les fue concedido el Premio Nobel de F-sica en 1959.

3 Los protones en qumica

3.1 Nmero atmico

En qumica, el nmero de protones en el ncleo de untomo se conoce como nmero atmico ( Z ), y determi-na el elemento qumico al que pertenece el tomo. Porejemplo, el nmero atmico del cloro es 17, de modo que

todo tomo de cloro tiene 17 protones y todos los to-mos con 17 protones son tomos de cloro. Las propieda-des qumicas de cada tomo se determina por el nmerode electrones, lo que para los tomos neutros es igual ala cantidad de protones para que la carga total sea cero.Por ejemplo, un tomo de cloro neutro tiene 17 protonesy 17 electrones, mientras que un ion de cloro Cl - tiene17 protones y 18 electrones, por lo que resulta una cargatotal de 1. Todos los tomos de un elemento dado noson necesariamente idnticos, ya que el nmero de neu-trones puede variar para formar los diferentes istopos,y los niveles de energa pueden variar en la formacin dediferentes ismeros nucleares.

3.2 Catin hidrgenoEn fsica y qumica, el trmino protn puede referirse alcatin de hidrgeno (H+). En este contexto, un emisor deprotones es un cido, y un receptor de protones una base.Esta especie, H+, es inestable en disolucin, por lo quesiempre se encuentra unida a otros tomos. En solucionesacuosas forma el ion hidronio u oxonio (H3O+), donde elprotn est unido de forma covalente a una molcula deagua. En este caso se dice que se encuentra hidratado,pero tambin pueden existir especies de hidratacin su-perior.

3.3 Aplicaciones tecnolgicasLos protones tienen un espn intrnseco. Esta propiedadse aprovecha en la espectroscopia de resonancia magn-tica nuclear (RMN). En esta tcnica, a una sustancia se leaplica un campo magntico para detectar la corteza alre-dedor de los protones en los ncleos de esta sustancia, queproporcionan las nubes de electrones colindantes. Puedeusarse posteriormente esta informacin para reconstruirla estructura molecular de una molcula bajo estudio; s-te sigue siendo llamado un protn en cualquier tipo deenlace que se quiera establecer.

4 Enlaces externos

Wikcionario tiene deniciones y otra informa-cin sobre protn.Wikcionario

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5 Vase tambin Fsica de partculas Anexo:Tabla de partculas

36 Referencias[1] http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mp%

7Csearch_for=proton+mass

[2] R.K. Adair (1989). The Great Design: Particles, Fields,and Creation. Oxford University Press. p. 214.

[3] Drr et al.: Ab initio determination of Light Hadron Mas-ses. Science 322 (2008) S. 12241227

[4] H. Nishino et al. (Kamiokande collaboration)(2009). Search for Proton Decay via :p e+ + 0 and :p + 0 in a Large WaterCherenkov Detector. Physical Review Letters102: 141801. Bibcode:2009PhRvL.102n1801N.doi:10.1103/PhysRevLett.102.141801.

4 7 TEXTO E IMGENES DE ORIGEN, COLABORADORES Y LICENCIAS

7 Texto e imgenes de origen, colaboradores y licencias7.1 Texto

Protn Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n?oldid=83651313 Colaboradores:Maveric149, ILVI, Joseaperez, Loqu, Sab-but, Moriel, JorgeGG, Aparejador, Zwobot, Zorosandro, Interwiki, Sms, Rsg, Cookie, Xenoforme, GTubio~eswiki, Renabot, Soulreaper,Rembiapo pohyiete (bot), Magister Mathematicae, RobotQuistnix, Yrbot, Sixstone, BOT-Superzerocool, FlaBot, Vitamine, YurikBot,Lobillo, Gaijin, Davidmh, Eloy, Byord, Eskimbot, Gtz, Camima, Chlewbot, Sking, Jcortina, Qwertyytrewqqwerty, CEM-bot, LauraFiorucci, BOTella, -jem-, Alexav8, Jjvaca, Retama, Baiji, Davius, Julian Mendez, Montgomery, FrancoGG, Thijs!bot, Roberto Fiadone,RoyFocker, PhJ, Botones, Atardecere, Talibn Ortogrco, Kved, BetBot~eswiki, Muro de Aguas, Gsrdzl, TXiKiBoT, Humberto, Fixer-tool, Idioma-bot, Qoan, Alesico, Plux, Jtico, Bucephala, AlnoktaBOT, VolkovBot, Urdangaray, Jurock, Technopat, Josell2, Matdrodes,House, AlleborgoBot, 3coma14, Muro Bot, Edmenb, Bucho, Racso, SieBot, Ensada, Drinibot, BOTarate, Mel 23, Pascow, Oswaldin12,BuenaGente, Mafores, Tirithel, Jarisleif, Javierito92, Gato ocioso, Quijav, Eduardosalg, Leonpolanco, Petruss, Alexbot, Aipni-Lovrij,Osado, MiniEnE, Camilo, UA31, Shalbat, Armando-Martin, AVBOT, Diegogarcia09, Iron pk, Hemingway10, Pablo ronda, Angel GN,Diegusjaimes, MelancholieBot, Arjuno3, Andreasmperu, Luckas-bot, Roinpa, Jotterbot, Dangelin5, LyingB, Dragetex, Leiro & Law, Ni-xn, Dyon, SuperBraulio13, Ortisa, Manuelt15, Xqbot, Jkbw, Dossier2, Ricardogpn, Igna, Nidafuse, Maldoxx, AstaBOTh15, Ikit~eswiki,Documentoweb, TobeBot, Halfdrag, Pozibrothers, Robertob78, Hpavilion, Angelito7, Melanie wapa merida, Aleestra, Der Knstler, Jorgec2010, Foundling, GrouchoBot, EmausBot, Savh, AVIADOR, Fenix 57, HRoestBot, ChessBOT, Grillitus, Golan Trevize~eswiki, AV170,Rubpe19, MercurioMT, Mecamtico, Emiduronte, Waka Waka, WikitanvirBot, Lcsrns, Antonorsi, Rezabot, SaeedVilla, Aleehxz, Arthur'Two Sheds Jackson, AvocatoBot, Sebrev, Travelour, Gins90, MetroBot, Invadibot, Alberto5000, Ileana n, Acratta, LlamaAl, Zarhe, Sant-ga, Estebniuloc, Leitoxx, Unuigi, Criss 777, El-sociooo, POPO385, Addbot, Balles2601, Javierha, MARCOS BUIRA PARDO, Yeer1,Chavalaba, Tuculitorico, Jarould, Lqremzo, Sefardim1492, Lectorina, MrGuillem99, Yuale L.M y Annimos: 337

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B3n-Estructura_de_Quarks.png Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Javierha Archivo:Spanish_Wikiquote.SVG Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/13/Spanish_Wikiquote.SVG Licencia:

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Historia Los protones en fsica de partculas Radio del protnDescripcin Estabilidad Antiprotn

Los protones en qumica Nmero atmico Catin hidrgeno Aplicaciones tecnolgicas

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