Разница между протоном и нейтроном

Протон и нейтрон в современной физике относят к классу элементарных частиц. Это значит, что их невозможно расщепить на составные части. Элементарные частицы – класс условный, и в нем существует своя градация: например, есть так называемые фундаментальные частицы, которые в настоящее время не удалось описать как составные. Протон и нейтрон классифицируются как частицы, имеющие сложную структуру. Но по современным представлениям разделить их невозможно, хотя не исключено, что в дальнейшем положение может измениться. Итак, давайте рассмотрим, чем отличается протон от нейтрона и какие характеристики являются общими для них.

Содержание статьи

История открытия и свойства

Первоначально обе эти частицы оказались открытыми «на кончике пера» – то есть их существование было доказано теоретически. И вскоре оно подтвердилось опытами. По представлениям физики начала 20 века, ядро атома должно было состоять из неких частиц. И вот в 1913 году великий английский ученый, к тому времени лауреат Нобелевской премии по химии (1908 год) Эрнест Резерфорд объявил об открытии такой частицы, названной «протон» – от греческого πρῶτος (протос), что значит «первый» или «основной». А в 1932 году его соотечественник Джеймс Чедвик открыл нейтрон, за что получил Нобелевскую премию. Название частицы происходит от латинского neuter, то есть «ни тот ни другой».

чем отличается протон от нейтрона

В чем же отличие протона от нейтрона? Для начала посмотрим, что у них общего: обе частицы входят в состав атомного ядра, имеют одинаковый спин (момент импульса) – ½ и близкую массу. У протона масса – 1,672 621 898(21)·10−27 кг, или 1,007 276 466 879(91) а. е. м, а у нейтрона – 1,674 927 471(21)·10-27кг, или 1,008 664 915 88(49) а. е. м. Аббревиатура а. е. м. означает «атомная единица массы». Одинаковы у них и некоторые другие физические характеристики.

к содержанию ↑

Сравнение

Как видим, у протона и нейтрона много общего, однако есть и различия. И самым наглядным является время существования частиц, находящихся в свободном (то есть не связанном) состоянии. Свободный протон может прожить неимоверно долгое время – 2,9·1029 лет. Это во много раз больше времени существования нашей Вселенной.

А вот нейтрон на фоне своего соседа по атомному ядру выглядит даже не «бабочкой-однодневкой», а чем-то настолько короткоживущим, чему и определения не подобрать. Свободный нейтрон существует всего лишь 880,0 ± 0,9 c. То есть менее 15 минут: в сравнении с «продолжительностью жизни» протона – яркая неуловимая вспышка. Еще одно отличие – свободные нейтроны являются главным поражающим фактором так называемого нейтронного оружия. Поток быстрых нейтронов значительно лучше проникает сквозь преграды, чем рентгеновское или гамма-излучение, что делает нейтронное оружие эффективным при поражении живой силы противника, находящейся в укрытии.

к содержанию ↑

Таблица

В представленной ниже таблице указано, в чем разница между протоном и нейтроном, и даны некоторые общие характеристики.

ПротонНейтрон
Что собой представляетЭлементарная частица, входящая в состав атомного ядраЭлементарная частица, входящая в состав атомного ядра
Дата открытия1913 год1932 год
Некоторые физические характеристикиВремя жизни – 2,9·1029 лет; спин – ½; масса – 1,672 621 898(21)·10−27 кг, или 1,007 276 466 879(91) а. е. м.Время жизни – 880,0 ± 0,9 cек.; спин – ½; масса – 1,674 927 471(21)·10-27кг, или 1,008 664 915 88(49) а. е. м.
Использование свойств на практикеВ ядерной физикеВ ядерной физике, а также в нейтронном оружии