O núcleo consiste em prótons, nêutrons. No modelo de Bohr, os elétrons se movem ao redor do núcleo em órbitas circulares, como a Terra girando em torno do Sol. Os elétrons podem se mover entre esses níveis e, quando o fazem, absorvem um fóton ou emitem um fóton. Qual é o tamanho de um próton e qual é?
O principal bloco de construção do Universo visível
O próton é o bloco de construção básico do universo visível, mas muitas de suas propriedades, como seu raio de carga e seu momento magnético anômalo, não são bem compreendidas. O que é um próton? É uma partícula subatômica com carga elétrica positiva. Até recentemente, o próton era considerado a menor partícula. No entanto, graças às novas tecnologias, tornou-se conhecido o fato de que os prótons incluem elementos ainda menores, partículas chamadas quarks, as verdadeiras partículas fundamentais da matéria. Um próton pode ser formado como resultado de um nêutron instável.
Carga
Qual carga elétrica tem um próton? Eletem uma carga de +1 carga elementar, que é denotada pela letra "e" e foi descoberta em 1874 por George Stoney. Enquanto o próton tem carga positiva (ou 1e), o elétron tem carga negativa (-1 ou -e), e o nêutron não tem carga alguma e pode ser denotado 0e. 1 carga elementar é igual a 1,602 × 10 -19 coulombs. Um coulomb é um tipo de unidade de carga elétrica e equivale a um ampere que é transportado de forma constante por segundo.
O que é um próton?
Tudo o que você pode tocar e sentir é feito de átomos. O tamanho dessas minúsculas partículas dentro do centro de um átomo é muito pequeno. Embora constituam a maior parte do peso de um átomo, eles ainda são muito pequenos. De fato, se um átomo fosse do tamanho de um campo de futebol, cada um de seus prótons seria apenas do tamanho de uma formiga. Os prótons não devem ser limitados aos núcleos dos átomos. Quando os prótons estão fora dos núcleos atômicos, eles assumem propriedades fascinantes, bizarras e potencialmente perigosas semelhantes às dos nêutrons em circunstâncias semelhantes.
Mas os prótons têm uma propriedade adicional. Como carregam uma carga elétrica, podem ser acelerados por campos elétricos ou magnéticos. Prótons de alta velocidade e os núcleos atômicos que os contêm são liberados em grandes quantidades durante as explosões solares. As partículas são aceleradas pelo campo magnético da Terra, causando distúrbios ionosféricos conhecidos como tempestades geomagnéticas.
Número de prótons, tamanho e massa
O número de prótons torna cada átomo único. Por exemplo, o oxigênio tem oito deles, o hidrogênio tem apenas um e o ouro tem até 79. Esse número é semelhante à identidade do elemento. Você pode aprender muito sobre um átomo apenas conhecendo o número de seus prótons. Essa partícula subatômica, encontrada no núcleo de cada átomo, tem uma carga elétrica positiva igual e oposta ao elétron do elemento. Se fosse isolado, teria uma massa de apenas cerca de 1,673-27 kg, um pouco menor que a massa de um nêutron.
O número de prótons no núcleo de um elemento é chamado de número atômico. Esse número dá a cada elemento sua identidade única. Nos átomos de qualquer elemento em particular, o número de prótons nos núcleos é sempre o mesmo. Um átomo de hidrogênio simples tem um núcleo, que consiste em apenas 1 próton. Os núcleos de todos os outros elementos quase sempre contêm nêutrons além dos prótons.
Qual é o tamanho de um próton?
Ninguém sabe ao certo, e esse é o problema. Os experimentos usaram átomos de hidrogênio modificados para obter o tamanho do próton. É um mistério subatômico com grandes implicações. Seis anos depois que os físicos anunciaram que a medida do tamanho do próton era muito pequena, os cientistas ainda não têm certeza sobre o tamanho real. À medida que mais dados surgem, o mistério se aprofunda.
Prótons são partículas dentro do núcleo dos átomos. Por muitos anos, o raio do próton parecia estar fixado em cerca de 0,877 femtômetros. Mas em 2010, Randolph Paul do Institute of Quantumóptica deles. Max Planck em Garching, Alemanha, recebeu uma resposta alarmante usando uma nova técnica de medição.
A equipe mudou a composição de um próton, um elétron de um átomo de hidrogênio, trocando um elétron por uma partícula mais pesada chamada múon. Eles então substituíram esse átomo alterado por um laser. Medir a mudança resultante em seus níveis de energia permitiu que eles calculassem o tamanho de seu núcleo de prótons. Para sua surpresa, saiu 4% menos do que o valor tradicional medido por outros meios. O experimento de Randolph também aplicou a nova técnica ao deutério - um isótopo de hidrogênio que tem um próton e um nêutron, conhecidos coletivamente como deutério - em seu núcleo. No entanto, levou muito tempo para calcular com precisão o tamanho do deutério.
Novas experiências
Novos dados mostram que o problema do raio do próton persiste. Mais alguns experimentos no laboratório de Randolph Paul e outros já estão em andamento. Alguns usam a mesma técnica de múons para medir o tamanho de núcleos atômicos mais pesados, como o hélio. Outros medem simultaneamente a dispersão de múons e elétrons. Paul suspeita que o culpado pode não ser o próton em si, mas uma medição incorreta da constante de Rydberg, um número que descreve os comprimentos de onda da luz emitida por um átomo excitado. Mas esta constante é bem conhecida através de outros experimentos de precisão.
Outra explicação propõe novas partículas que causam interações inesperadas entre um próton e um múon sem alterar sua ligação com o elétron. Isso pode significar que o quebra-cabeça nos leva além do modelo padrão da física.partículas. “Se em algum momento no futuro alguém descobrir algo além do modelo padrão, será isso”, diz Paul, com uma pequena discrepância primeiro, depois outra e outra, criando lentamente uma mudança mais monumental. Qual é o tamanho real de um próton? Novos resultados desafiam a teoria subjacente da física.
Ao calcular a influência do raio do próton na trajetória de voo, os pesquisadores conseguiram estimar o raio da partícula do próton, que era de 0,84184 femtômetros. Anteriormente, esse indicador estava em torno de 0,8768 a 0,897 femtômetros. Ao considerar quantidades tão pequenas, sempre há espaço para erros. No entanto, após 12 anos de esforço meticuloso, os membros da equipe estão confiantes na precisão de suas medições. A teoria pode precisar de alguns ajustes, mas qualquer que seja a resposta, os físicos estarão coçando a cabeça nessa tarefa assustadora por um longo tempo.
