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Pro|ton 〈n.; -s, -to|nen; 〉 positiv geladenes Elementarteilchen, zusammen mit dem Neutron Baustein von Atomkernen [<grch. proton „das erste“]
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Pro|ton [↑ proto- u. ↑ -on (3)], das; -s, …to|nen: in der Physik (Symbol: p, seltener 1p, p+ oder 11H+) Bez. für ein zu den Baryonen gehörendes, aus 3 Quarks (uud) zusammengesetztes stabiles Elementarteilchen mit positiver Ladung (↑ Elementarladung), einer Ruhemasse von 1,007 276 470 u oder 938,272 31 MeV (das 1836fache der Ruhemasse des Elektrons), Spin 1/2 (Fermion) u. einem magnetischen Moment von 2,792 847 386 Kernmagneton; das Antiteilchen des P. ist das Antiproton (p‒ oder p̄). Zusammen mit Neutronen bauen P. als Nukleonen die ↑ Atomkerne auf; das P. selbst ist der Kern des leichten Wasserstoff-Isotops (↑ Protium). Freie, durch Ionisation von Wasserstoff, bei Kernreaktionen oder Beta-Zerfällen erzeugte u. in Teilchenbeschleunigern auf höhere Energien gebrachte P. werden zur Herst. von Isotopen, zur Untersuchung kernphysikal. Phänomene u. zur Strahlentherapie genutzt. In der Chemie (Syn.: Wasserstoff-Ion, Wasserstoff-Kation, (nach IUPAC:) Hydron; Symbol: H+) althergebrachte Bez. für das Kation des gewöhnlichen Wasserstoffs, d. h. für das Isotopengemisch aus 1H+ (P. im strengen Sinn), 2H+ (Deuteron) u. 3H+ (Triton). Bei chem. Reaktionen liegt das P. ausschließlich in solvatisierter, üblicherweise in hydratisierter u. als [H(H2O)]+ oder H3O+ (↑ Oxonium) formulierter Form vor. P. treten auf z. B. bei der elektrolytischen Dissoziation des Wassers (H2O → H+ + OH‒) u. bei Protonenübertragungs-Reaktionen (protolytische Reaktionen, ↑ Protolyse), in denen P. von Protonen-Donatoren (Säuren) auf Protonen-Akzeptoren (Basen) übergehen, vgl. Säure-Base-Begriff u. pH.
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Pro|ton, das; -s, …onen [griech. prõton, subst. Neutr. von: prõtos, ↑ proto-, Proto-] (Kernphysik):
den Kern des leichten Wasserstoffatoms bildendes, positiv geladenes Elementarteilchen, das zusammen mit dem Neutron Baustein aller zusammengesetzten Atomkerne ist (Zeichen: p).
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Proton
[zu griechisch prõtos »Erster«, »Wichtigster«] das, -s/...'tonen, physikalisches Symbol p (auch H+), schweres, elektrisch positiv geladenes Elementarteilchen aus der Gruppe der Baryonen. Das Proton ist Träger einer positiven Elementarladung (e = 1,602 · 10-19 C) und hat die Ruhemasse mp = 1,0072765 u = 1,67262 · 10-27 kg. Dies entspricht etwa 1 836 Elektronenmassen und einer Ruhenergie von 938,272 MeV. Es besitzt den Spin ½ und das magnetische Moment μp = 2,79285 μN (μN Kernmagneton). Zusammen mit dem Neutron ist das Proton Baustein der Atomkerne, wobei Proton und Neutron formal als zwei verschiedene Isospinzustände des Nukleons klassifiziert werden können (Nukleonen). Das Proton bildet den Kern des leichten Wasserstoffisotops (»Protium«) 11H, des häufigsten Elements im Weltall, und kann aus diesem durch Ionisation gewonnen werden (Ionisationsenergie 13,53 eV). Freie Protone entstehen auch bei zahlreichen Kernprozessen und beim Betazerfall des freien Neutrons. Außerdem bilden die Protone den wesentlichen Teil der kosmischen Strahlung. In der Hochenergiephysik verwendet man in Teilchenbeschleunigern erzeugte, energiereiche (nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigte) Protonenstrahlen, um Kernreaktionen zur Herstellung künstlicher Isotope durchzuführen, zur Gewinnung anderer Elementarteilchen oder um die Natur der Kernkräfte zu untersuchen.
E. Rutherford wies bei seinen Versuchen mit Alphastrahlung als Erster Wasserstoffkerne als Bestandteile anderer Atomkerne nach und nannte diese 1920 Protone. 1955 wurde von O. Chamberlain, E. G. Segrè u. a. das Antiteilchen des Protons, das Antiproton (p̄), entdeckt. Aus Streuexperimenten weiß man, dass das Proton nicht punktförmig ist, sondern eine innere Struktur besitzt. Nach den heute gültigen Modellen setzt sich das Proton aus drei Konstituenten zusammen, zwei u-Quarks und einem d-Quark, die selbst jedoch nicht als freie Teilchen beobachtbar sind (Quarks). - Noch unklar ist, ob das Proton stabil ist oder eine endliche mittlere Lebensdauer aufweist, sodass ein Protonenzerfall stattfindet. Der errechnete Wert im Rahmen bestimmter Modelle (Große Vereinheitlichte Theorien) liegt zwischen 1030 und 1033 Jahren (das Alter des Weltalls beträgt etwa 1,5 · 1010 Jahre). Experimentelle Untersuchungen hierzu werden mit Detektoren durchgeführt, die mehrere Tausend Tonnen Wasser fassen und zum Schutz gegen störende Strahlungseinflüsse zum Teil unterirdisch in stillgelegten Bergwerksschächten aufgebaut wurden (z. B. Superkamiokande-Experiment). Bisher ergab sich dabei eine Untergrenze für die mittlere Protonenlebensdauer von etwa 1030 Jahren.
Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:
Materie: Die atomare Struktur
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Pro|ton, das; -s, ...onen [griech. prõton, subst. Neutr. von: prõtos, ↑proto-, Proto-] (Kernphysik): den Kern des leichten Wasserstoffatoms bildendes, positiv geladenes Elementarteilchen, das zusammen mit dem Neutron Baustein aller zusammengesetzten Atomkerne ist; Zeichen: p.
Universal-Lexikon. 2012.