陽子 陽子の概要

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陽子

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/06/23 14:16 UTC 版)

陽子（プロトン）
組成	uud
粒子統計	フェルミ粒子
グループ	バリオン
相互作用	弱い相互作用 強い相互作用 電磁相互作用 重力相互作用
反粒子	反陽子(p)
発見	アーネスト・ラザフォード (1917)[1]
記号	p
質量	1.672621898(21)×10−27 kg[2] 938.2720813(58) MeV/c2[3]
電荷	1.602176634×10−19 C（正確に）[4]
荷電半径	0.8751(61) fm[5]
磁気モーメント	1.4106067873(97)×10−26 J/T[6]
カラー	持たない
スピン	1⁄2
バリオン数	1
ストレンジネス	0
アイソスピン	1⁄2
超電荷	1⁄2
パリティ	+1
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陽子とともに中性子によって原子核は構成され、これらは核子と総称される。水素（軽水素、¹H）の原子核は、1個の陽子のみから構成される。電子が離れてイオン化した水素イオン（¹H⁺）^{[注釈 1]}は陽子そのものであるため、化学の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。

化学的な水素の陽イオンの性質については「ヒドロン」を参照

原子核物理学、素粒子物理学において、陽子はクォークが結びついた複合粒子であるハドロンに分類され、2個のアップクォークと1個のダウンクォークで構成されるバリオンである。ハドロンを分類するフレーバーは、バリオン数が1、ストレンジネスは0であり、アイソスピンは1/2、超電荷は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。

原子核内で核子同士をまとめておく力については「パイ中間子」を参照

諸定数

電荷

陽子の電荷は、符号が正で大きさが電気素量 e に等しい。その値は

${\displaystyle +e=+1.602~176~634\times 10^{-19}\ {\text{C}}}$（正確に）

である（2018 CODATA推奨値^[4]）。

質量

陽子の質量 m_p は

${\displaystyle {\begin{aligned}m_{\text{p}}&=1.672\ 621\ 923\ 69(51)\times 10^{-27}\ {\text{kg}}\\&=938.272\ 088\ 16(29)\ {\text{MeV}}/c^{2}\end{aligned}}}$

である（2018 CODATA推奨値^[2][3]）。電子の質量 m_e に対する比は

${\displaystyle {\frac {m_{\text{p}}}{m_{\text{e}}}}=1836.152\ 673\ 43(11)}$

である（2018 CODATA推奨値^[7]）。

陽子の比電荷は

${\displaystyle {\frac {e}{m_{\text{p}}}}=9.578\ 833\ 1560(29)\times 10^{7}\ {\text{C}}\ {\text{kg}}^{-1}}$

である（2018 CODATA推奨値^[8]）。

コンプトン波長

陽子のコンプトン波長 λ_p は

${\displaystyle \lambda _{\text{p}}={\frac {h}{m_{\text{p}}c}}=1.321\ 409\ 855\ 39(40)\times 10^{-15}\ {\text{m}}}$

である（2018 CODATA推奨値^[9]）。

荷電半径

陽子のRMS荷電半径 r_p は

${\displaystyle r_{\text{p}}=0.8414(19)\times 10^{-15}\ {\text{m}}}$

である（2018 CODATA推奨値^[5]）。

磁気モーメント

陽子の磁気モーメント μ_p は

${\displaystyle \mu _{\text{p}}=1.410\ 606\ 797\ 36(60)\times 10^{-26}\ {\text{J}}\ {\text{T}}^{-1}}$

である（2018 CODATA推奨値^[6]）。核磁子 μ_N に対する比（異常磁気モーメント）は

${\displaystyle {\frac {\mu _{\text{p}}}{\mu _{\text{N}}}}=2.792\ 847\ 344\ 63(82)}$

である（2018 CODATA推奨値^[10]）。

歴史

陽子は1918年にアーネスト・ラザフォードによって発見された。アルファ粒子を窒素ガスに打ち込むと、水素の原子核固有の反応が検出された。窒素ガスは密閉状態にあるため、水素は窒素から分離されたに違いなく、水素の原子核は窒素に含まれていると推測した。これから、当時水素の原子核は電荷が1でありそれ以上分割することができないとされていたため、最も基本的な物質の構成要素であると結論付けた。ラザフォードはこの物質をギリシャ語の最初を表すプロトス（protos）からプロトン（proton、英語発音: [ˈproutɑn]）と名づけた。