Techniklexikon

Proton

Kernphysik, Kernbaustein aus der Familie der Baryonen mit der Ruhemasse m_p = 1,672 62 × 10^-27 kg (= 938 272 MeV / c²) und positiver Elementarladung e, trägt den Spin . Es genügt daher der Fermi-Dirac-Statistik - zählt also zu den Fermionen - und hat ein magnetisches Moment von 2,792 847 386 m_N, wobei  das Kernmagneton ist. Das Proton besteht aus zwei up-Quarks und einem down-Quark und ist möglicherweise instabil; seine mittlere Lebensdauer t bezüglich eines hypothetischen Zerfalls in p  p⁰ + e⁺ ist jedoch grösser als t > 5,5 × 10³² Jahre. Protonen sind Hauptbestandteil der kosmischen Strahlung. 1982 ist es erstmals gelungen, einen Fall von Protonenradioaktivität - also dem Zerfall eines Isotops unter Aussendung eines Protons - aus dem Grundzustand eines Kerns zu beobachten (Protonen-Dripline).

Protonen bilden zusammen mit Neutronen, die sich durch die Ladung und eine geringe Massendifferenz voneinander unterscheiden, die Bausteine aller Atomkerne. Man fasst gelegentlich beide Teilchen als verschiedene Zustände des Nukleons auf. Der Kern des Wasserstoffs enthält nur ein Proton, daher können freie Protonen leicht durch Ionisation von Wasserstoff erzeugt werden, zumal die notwendige Ioniserungsenergie nur 13,5 eV beträgt. Protonen können wegen ihrer Ladung und Stabilität in Teilchenbeschleunigern fast auf Lichtgeschwindigkeit und damit auf sehr hohe Energie gebracht werden. Mit Hilfe solcher Protonenstrahlen können durch Kollision mit festen Targets oder anderen Nukleonen und Elementarteilchen die Eigenschaften der Kernkräfte untersucht und neue Elementarteilchen erzeugt werden. Auf diese Weise wird auch sein Antiteilchen, das Antiproton, erzeugt.