פרוטון, p, הוא ממרכיבי הגרעין (נוקליאון נוסף בגרעין הוא הניוטרון, שמטענו החשמלי אפס).
גרעין האטום מורכב בעיקר מפרוטונים ונייטרונים (הנקראים נוקליאונים). נוקליאונים אלו מוחזקים יחד על ידי הכוח הגרעיני החזק.
הפרוטון הינו בעל מטען חשמלי חיובי השווה בגודלו למטען האלקטרון אך מנוגד לו בסימן.
מסת מנוחה של הפרוטון הינה 938MeV והוא כבד בהרבה ממסת האלקטרון, פי 1834 מזה של אלקטרון!
בכימיה, מספר הפרוטונים בגרעין משפיע על תכונותיו הכימיות (המספר קובע את היסוד הכימי אליו הוא שייך).
מבחינה ניסויית, לא נצפתה דעיכה של פרוטון ועל כן הוא נחשב לחלקיק יציב מאוד. אנו מעריכים כי זמן מחצית החיים של פרוטון הינו 10 בחזקת 33 שנים.
מבנה הפרוטון:
בכדי להבין ממה מורכב הפרוטון נסביר בקצרה על קווארקים. קווארקים הם למעשה אבני הבניין הבסיסיות ביותר של החומר, כפי שידוע לנו כיום.
ישנם 6 סוגי קוורקים: up, down, charm, strange, top, bottom.
האדרונים הינם חלקיקים שמורכבים מאוסף של קוורקים ואנטי קוורקים, ובנוסף גם גלואונים ש"מחזיקים" אותם ביחד.
אנו מחלקים את האדרונים לשני סוגים עיקריים:
מזונים, המורכבים מקווארק ומאנטי קווארק.
ובאריונים, המורכבים משלושה קווארקים.
הנוקליאונים: הפרוטונים והנייטרונים הינם למעשה באריונים.
הפרוטון שהוא באריון, בנוי משלושה קוארקים קבועים: קווארק UP ושני קווארקים DOWN (עליון ותחתון). אשר באופן תמידי מחליפים חלקיקים הנקראים גלואונים.
הגלואונים הללו נושאים את הכח החזק ועל כן, 'החלפה זו של גלואונים' היא מה ש'מדביק' את הקוורקים ביחד לפרוטון, ניוטרון וחלקיקים אחרים. הכח הוא, למעשה, כה חזק שאנו לעולם לא נמצא קווארק לבד. במקום זאת, הקווארקים נמצאים קשורים ביחד בזוגות (מזונים) או בשלשות (באריונים, כמו הפרוטון).
בתמונה זו אנו רואים זוג קווארקים מסוג "מוזר" (strange) המופיעים ונעלמים במהירות בנוסף לשני הקווארקים הקבועים של הפרוטון, שני "עליונים" בצבע אדום ואחד "תחתון" בצבע כחול. פיסיקאים לאחרונה גילו שקווארקים מסוג "מוזר", על אף שהם מופיעים לשבריר קטן מאוד של שניה אכן יכולים לתרום לתכונות הפרוטון. התמונה לקוחה מ JLab.
