양성자(proton)

양성자

중성자와 함께 원자핵을 구성하는 입자이며, 양의 전하를 가지고 있다.

양성자의 전하량은 전자의 전하량과 비교했을 때 그 크기는 같으나 부호는 반대이고, 전자 질량의 약 1836배에 해당하는 질량을 지닌 입자이다.

1803년 영국의 화학자 돌턴이 원자설을 제안한 후, 많은 과학자들이 원자의 구조에 대해 연구를 하였다. 그 과정에서 원자는 더 작은 입자로 구성되어 있다는 것을 알게 된다. 그 입자들이 전자, 양성자, 중성자 등이며, 그 중 양전하를 띠고 있는 입자가 양성자이다. 양성자는 소립자(쿼크)로 구성되어 있다.

1886년 독일의 골트슈타인은 음극선실험을 하던 중, 기체방전실험을 통해 양극에서 음극으로 방출되는 방사선을 발견하여 양극선이라 하였다. 1897년 톰슨이 음극선이 전자라는 입자의 흐름이라고 밝혀내어 원자가 더 작은 입자로 이루어져 있다는 논의가 시작된다. 1911년 러더퍼드는 α선 산란실험을 통해 원자핵을 발견한다. 그리고 원자핵은 양전하를 띤 무거운 입자로 이루어져 있으며, 양극선은 그 입자, 즉 양성자의 흐름이라는 것을 알아냈다.

참조항목

고에너지입자, 단자극, 물질, 반양성자, 삼중양성자, 소립자론, 양성자억셉터, 양성자자기력계, 양자역학, 쌍극자모멘트

역참조항목

카를로 루비아, 시몬 판 데르 메이르, 소립자, 소립자물리학, 수산화칼슘, 수소, 수소이온, 쌍생이온

출처 : 두산백과

양성자

(proton)

중성자와 함께 원자핵을 구성하는 소립자이며 중입자의 하나. 보통 p로 표기하며, 전자는 +e, 질량수는 1, 스핀은 1/2, 아이소스핀은 1/2이고, 질량은

로 전자의 약 1,836배이다.

오늘날의 소립자론에서는 전하 2/3인 u쿼크 두개와 -1/3인 d쿼크로 구성된 복합입자로 생각한다.

이상(異常) 자기 모멘트를 가졌고 g인자는 5.5856912이다.

수소원자의 원자핵이며 동위원소로 질량수가 2인 중양성자(deuteron), 질량수가 3인 3중양성자(triton)가 존재한다.

양성자는 1886년 독일의 E. 골드슈타인이 음극선 실험 때 양극에서도 복사선이 방출되는 것을 발견한 데서 알려지기 시작했다.

98년에는 W. 빈이 그 복사선이 양의 전하를 지닌 입자라고 밝혀 이를 검증하는 실험이 시도되었다.

그 결과 실험으로 관측된 양전하를 띤 입자 중 가장 가벼운 것은 질량이 수소원자와 같고, 전하는 전자와 크기가 같으며 부호만 반대인 입자임이 드러났다.

이 입자가 수소원자의 이온인데, 훗날 다른 원자의 구조에서도 중요한 단위로 밝혀졌다.

그래서 양성자가 모든 원자의 근원적인 물질이라 생각되어「으뜸」을 뜻하는 그리스어 protos에서 프로톤(proton)이라고 명명했다.

양성자는 중성인 π중간자를 방출하고 흡수할 수 있으며, 하전 π중간자를 방출·흡수하여 중성자로 바뀐다.

양성자와 양성자 사이 또는 양성자와 중성자 사이에 π중간자를 교환하여 핵력을 일으킨다는 것이 유카와 히데키(湯川秀樹)의 중간자 이론이다.

핵자는 핵력에 의해 결합해서 원자핵을 구성한다.

이 때의 상호작용은 전자기적 상호작용을 비롯한 다른 기본 상호작용에 비해 강하기 때문에 양성자와 π 중간자들은 강한 상호작용을 하는 입자란 뜻에서 강입자(hadron)라고 한다.

양성자와 중성자는 원자핵의 소(素)라는 의미에서 소립자라고 한다.

그러나 오늘날에는 물질의 근원을 이루는 기본적인 입자가 6종의 쿼크와 6종의 약입자로 알려지고 있어 엄밀하게는 복합입자에 해당된다.

양성자에 전자를 충돌시키면 양성자는 점전하가 아닌 반지름이 0.8fm(1fm=10m) 정도되는 크기를 가진다.

바꿔 말하면 양성자는 구조를 이루고 있는 셈이다.

또한 고에너지의 전자나 중성미자를 충돌시키면 양성자를 파괴시킬 수 있고 쿼크로 구성되어 있음이 확인된다.

양성자가 스스로 다른 소립자로 붕괴하는 현상은 발견되지 않았지만 이론적으로는 경입자나 π중간자로 전환하는 것이 가능하다.

우리들 세계의 물질이 안정된 상태로 존재하기 위해서는 양성자가 붕괴하지 않아야 하는데, 만일 붕괴한다면 그 수명은 10년 이상일 것이며 이것은 현재의 실험 사실과 모순되지 않는다.

이와 관련하여 우주의 연령은 약 2×10년으로 추산한다.

또한 전자기적 상호작용과 약한 상호작용, 강한 상호작용을 통일적으로 기술하는 대통일이론(GUT)에 따르면 양성자가 약 10~10년의 반감기로 붕괴한다고 예상된다.

양성자 붕괴 실험을 통한 검증 결과가 주목되고 있다.

플러스의 전기 소량을 가진 질량수 1의 소립자. 프로톤이라고도 부른다. 질량 1.6725×10-24g(전자질량의 1,836배). 수소의 원자핵을 이루며, 일반 원자핵 구성 입자. 자유상태에서는 안정되어 있지만 핵반응을 일으키며, 양전자와 뉴트리노를 방출하여 중성자로 변한다.

출처 : http://www.scienceall.com/dictionary/dictionary.sca?todo=scienceTermsView&classid=&articleid=253403&bbsid=619&popissue=