2023-06-25 21:00:00
Saviez-vous que, malgré la même valeur de charge (mais positive), les protons sont 2 000 fois plus lourd quels électrons ? Et, le plus frappant de tout, c’est que personne ne sait pourquoi cela se produit : c’est l’un des mystères encore présents dans la physique moderne.
Et c’est que ces petites particules, les protons, sont les éléments les plus curieux et les plus fascinants. Ils occupent la partie centrale de l’atome, avec les neutrons, formant une coquille qui fournit temps y charge positive à l’atome. Pendant ce temps, les électrons, chargés d’énergie négative et beaucoup plus légers, orbitent autour d’eux en différentes couches et sautent de l’une à l’autre.
L’électron : la particule responsable de rien ne touchant rien
Les protons sont des particules essentielles pour comprendre le monde tel que nous le connaissons et, bien sûr, sans les atomes ils n’auraient pas de sens et la matière aurait une forme très différente : grâce à eux, la charge négative s’équilibre avec la charge positive, la neutralité est donnée à l’atome, et ils engendrent l’union pour que les électrons ne s’échappent pas de la zone externe.
Cependant, venir à sa découverte était un processus chaotique et difficile, pleine d’expériences dont les résultats surprenants fascinaient les scientifiques de l’époque. Nous vous disons tout sur ce fait caractéristique, ainsi que sur l’importance du proton dans de nombreux aspects de la vie d’aujourd’hui.
RUTHERFORD ET LA FEUILLE D’OR
Au début du XXe siècle, on savait déjà que l’atome aucune époque indivisible, mais était composé de particules plus petites. C’est parce qu’en 1897, Joseph John Thompson il avait découvert qu’elle était composée de petites particules chargées négativement qu’il appelait des électrons. Cependant, à partir de cette découverte, il avait été déterminé que l’atome devait être une sphère où les électrons et une sorte de charge positive inconnue qui justifier sa neutralité et lui donner de la masseils vivaient ensemble. En 1911, le physicien britannique Ernest Rutherforda réfuté cela avec une expérience fascinante.
Lise Meitner, la scientifique qui a divisé l’atome
Il est connu comme expérience de feuille d’or et il a complètement changé la conception de l’atome, lui donnant une forme similaire à celle connue aujourd’hui et marquant la physique de l’époque. Alors Rutherford plaça une feuille d’or, l’entoura d’un détecteur de particules et la bombarda d’un faisceau de émission alpha, c’est-à-dire des particules chargées positivement. Puisque le physicien pensait que l’atome était une sphère uniformément chargée, il s’attendait à ce que les forces soient réparties et ne suffisent pas à dévier le faisceau. Par conséquent, il était sûr que le flux de particules alpha traverserait la feuille sans être perturbé.
Cependant, le résultat était inattendu : 1 sur 20 000 les particules ont dérivé. La seule explication logique était qu’il y avait une accumulation de charge positive dans l’atome, très faible, qui provoquait cette déviation vers l’alpha chez eux. C’est-à-dire : la partie positive et négative ils ne vivaient pas ensemble au centre de l’atome. Selon les propres mots de Rutherford: “Ce fut l’événement le plus incroyable de ma vie, en fait, c’était presque aussi incroyable que si vous tiriez une balle sur un morceau de papier et qu’elle revenait et vous frappait”
De cette façon, le physicien britannique a pu conclure que la charge positive était dans un très petit volume que, de plus, il devait contenir presque toute la masse de l’atome, pour cette raison les particules alpha positives se déviaient lorsqu’elles le rencontraient. De plus, cela découle du fait que le reste de l’atome devrait être, pratiquement videet que les électrons doivent être des particules ponctuelles situées autour du noyau.
Des années plus tard, en 1918 et sur la base de ces premiers résultats, Rutherford a réalisé de nombreuses expériences avec de l’azote et de l’hélium qui lui ont permis de chiffre d’ensemble du proton. Plus exactement, il a établi que le noyau d’hydrogène, occupé par un seul proton, était une particule fondamentale.
INDISPENSABLE, MAIS PAS ÉLÉMENTAIRE
Malgré tout, le proton n’est pas une particule élémentaire. Autrement dit, il est indispensable pour comprendre l’interaction de la matière et la composition et le comportement des atomes. Cependant, depuis les années 1970, on sait que n’est pas une particule fondamentale, mais est composé de trois autres. Il s’agit de quarks.
Les quarks sont des particules indivisibles qui en composent d’autres plus massives, comme les neutrons ou les protons eux-mêmes. Ce sont des types d’éléments qui ils ne peuvent pas être observés librementmais en groupes et, de plus, c’est le seul type de particule capable d’interagir avec le quatre forces qui gouvernent la matière: le nucléaire faible, le nucléaire fort, l’électromagnétique et le gravitationnel. Sa découverte, dans les premiers accélérateurs de particules, lui vaut en Nobles et 1990 les physiciens Richard Taylor, Henry Kendall et Jerome Friedman.
Archives visuelles AIP Emilio Segrè, Collection Physique Aujourd’hui
Taylor, Kendall et Friedman célébrant le prix Nobel de physique 1990.
RÉSONANCE MAGNÉTIQUE NUCLÉAIRE
Les propriétés des protons sont largement utilisées en médecine, et l’un des meilleurs exemples est la procédure de résonance magnétique nucléaire, un processus sûr et confortable qui permet d’obtenir des images exactes de l’intérieur du corps humain. Il est surtout utilisé pour la détection de maladies et l’examen de l’état des organes internes.
La technique tire parti de la spin du proton. Et c’est que, oui, les protons tournent sur eux-mêmes dans un mouvement appelé précession, ce qui leur donne un moment cinétique, c’est-à-dire une orientation. En physique, cette orientation est appelée rotation. Ainsi, une substance est introduite dans le corps de l’individu qui a la capacité de produire une champ magnétique léger. Lorsque le champ est généré, les protons s’orientent en fonction de celui-ci, dirigeant leur spin. Lorsque l’impulsion magnétique passe, les protons retournent à leur état d’origine, émettant une signe d’énergie.
La RMN, ou résonance magnétique nucléaire, est capable de détecter ces signaux qui seront émis différemment selon l’état de l’atome et donc de la cellule, et donc créer des images qui simulent l’intérieur du corps humain. C’est une technique plus sûre que les rayons X, car elle n’inclut pas l’utilisation de rayons X.
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Image du cerveau obtenue par résonance magnétique nucléaire.
PROTONTHÉRAPIE
De plus, dans ce même domaine médical, les protons sont également utilisés dans différents types de traitements contre le cancer. Dans ce type de technique, connue sous le nom de protonthérapie ou protonthérapie, des faisceaux de protons sont utilisés pour bombarder les tissus touchés par la tumeur.
Ainsi, à l’aide d’un accélérateur (le cyclotron), les protons sont accélérés, leur donnant de la vitesse et, avec elle, de l’énergie. De plus, grâce à une série d’éléments et de dispositifs techniques, il est possible d’ajuster cette énergie, de limiter sa largeur et de spécifier sa dispersion, afin d’obtenir le faisceau avec les caractéristiques souhaitées. Les particules sont dirigées vers la zone de la tumeur au moyen d’un collimateur et un rayonnement est généré. protons chargés ils attaqueront alors l’ADN cellulaire, générant la mort cellulaire ou interférant dans le processus de division cellulaire.
ANTIPROTONS ET RAYONS COSMIQUES
Les antiprotons, également connus sous le nom de protons négatifs, sont peut-être l’une des particules les plus curieuses liées aux protons. La différence avec les protons est que leur masse est la même, mais leur charge est négative et, de plus, ils ne font pas partie des noyaux atomiques. Ce sont des éléments observés depuis plus de 25 ans dans le rayons cosmiquesprobablement due à des collisions de protons avec différents types de noyaux dans le milieu interstellaire.
Confirmé une propriété de l’antimatière
Les antiprotons font partie du antiparticules, un type d’éléments rares en raison de sa rareté. Pourtant, les scientifiques parient qu’à l’origine de l’Univers, matière et antimatière existaient en proportions égales. Et, bien que les scientifiques évoquent aujourd’hui un certain nombre d’explications possibles, la raison pour laquelle l’Univers observable est composé principalement de matière seule et qu’aucune grande structure d’antimatière n’y a été trouvée, reste une question. mystère complet.
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