陽子陽子の概要

陽子（プロトン）
組成	uud
粒子統計	フェルミ粒子
グループ	バリオン
相互作用	弱い相互作用; 強い相互作用; 電磁相互作用; 重力相互作用
反粒子	反陽子(p)
発見	アーネスト・ラザフォード (1917)
記号	p
質量	1.672621898(21)×10−27 kg; 938.2720813(58) MeV/c2
電荷	1.602176634×10−19 C（正確に）
荷電半径	0.8751(61) fm
磁気モーメント	1.4106067873(97)×10−26 J/T
カラー	持たない
スピン	1⁄2
バリオン数	1
ストレンジネス	0
アイソスピン	1⁄2
超電荷	1⁄2
パリティ	+1
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陽子とともに中性子によって原子核は構成され、これらは核子と総称される。水素（軽水素、¹H）の原子核は、1個の陽子のみから構成される。電子が離れてイオン化した水素イオン（¹H⁺）^{[注釈 1]}は陽子そのものであるため、化学の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。

化学的な水素の陽イオンの性質については「ヒドロン」を参照

原子核物理学、素粒子物理学において、陽子はクォークが結びついた複合粒子であるハドロンに分類され、2個のアップクォークと1個のダウンクォークで構成されるバリオンである。ハドロンを分類するフレーバーは、バリオン数が1、ストレンジネスは0であり、アイソスピンは1/2、超電荷は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。

原子核内で核子同士をまとめておく力については「パイ中間子」を参照

諸定数

電荷

陽子の電荷は、符号が正で大きさが電気素量 $e$ に等しい。その値は

$+e=+1.602~176~634\times 10^{-19}\ {\text{C}}$ （正確に）

である（2018 CODATA推奨値^[4]）。

質量

陽子の質量 $m p$ は

${\begin{aligned}m_{\text{p}}&=1.672\ 621\ 923\ 69(51)\times 10^{-27}\ {\text{kg}}\\&=938.272\ 088\ 16(29)\ {\text{MeV}}/c^{2}\end{aligned}}$

である（2018 CODATA推奨値^[2]^[3]）。電子の質量 $m e$ に対する比は

${\frac {m_{\text{p}}}{m_{\text{e}}}}=1836.152\ 673\ 43(11)$

である（2018 CODATA推奨値^[7]）。

陽子の比電荷は

${\frac {e}{m_{\text{p}}}}=9.578\ 833\ 1560(29)\times 10^{7}\ {\text{C}}\ {\text{kg}}^{-1}$

である（2018 CODATA推奨値^[8]）。

コンプトン波長

陽子のコンプトン波長 $λ p$ は

$\lambda _{\text{p}}={\frac {h}{m_{\text{p}}c}}=1.321\ 409\ 855\ 39(40)\times 10^{-15}\ {\text{m}}$

である（2018 CODATA推奨値^[9]）。

荷電半径

陽子のRMS 荷電半径 $r p$ は

$r_{\text{p}}=0.8414(19)\times 10^{-15}\ {\text{m}}$

である（2018 CODATA推奨値^[5]）。

磁気モーメント

陽子の磁気モーメント $μ p$ は

$\mu _{\text{p}}=1.410\ 606\ 797\ 36(60)\times 10^{-26}\ {\text{J}}\ {\text{T}}^{-1}$

である（2018 CODATA推奨値^[6]）。核磁子 $μ N$ に対する比（異常磁気モーメント）は

${\frac {\mu _{\text{p}}}{\mu _{\text{N}}}}=2.792\ 847\ 344\ 63(82)$

である（2018 CODATA推奨値^[10]）。

歴史

陽子は1918年にアーネスト・ラザフォードによって発見された。アルファ粒子を窒素ガスに打ち込むと、水素の原子核固有の反応が検出された。窒素ガスは密閉状態にあるため、水素は窒素から分離されたに違いなく、水素の原子核は窒素に含まれていると推測した。これから、当時水素の原子核は電荷が1でありそれ以上分割することができないとされていたため、最も基本的な物質の構成要素であると結論付けた。ラザフォードはこの物質をギリシャ語の最初を表すプロトス（protos）からプロトン（proton、英語発音: [ˈproutɑn]）と名づけた。

脚注

注釈

^ 厳密には、水素イオンという語は、水素の陰イオン（ヒドリド）をも指す。
^ 2個陽子があったとして、1年で1/2の確率で崩壊するとして、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/2)²=1/4=25 %。3個陽子があり、1年で1/3の確率で崩壊するとしたら、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/3)³=8/27=約29.6 %。10個陽子があり、1年で1/10の確率で崩壊するとしたら、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/10)¹⁰=(9/10)¹⁰=約34.9 %。n個陽子があり、1年で1/nの確率で崩壊するとしたら、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/n)ⁿである。nが十分に大きければ、その値は1/e（ネイピア数の逆数）に近づく。1年で少なくとも1つ陽子が崩壊する確率は前文の余事象なので1−1/eとなる。同様にn個陽子があり、1年で1/nの確率で崩壊するとしたら、2年3年で1つも崩壊しない確率は(1−1/n)^2n,3n である。nが十分に大きければ、その値は1/(e²,e³)に近づく。
^ 統計的には95%以上の確率で起きうることが仮に起きない場合は、仮説を棄却して対立仮説（論理式でいう否定、このケースでは陽子の寿命は少なくとも10³³ 年よりは明らかに長い）を採択することがある。

出典

^ Petrucci, Harwood & Herring (2002), p. 41.
^ ^a ^b CODATA Value
^ ^a ^b CODATA Value
^ ^a ^b CODATA Value
^ ^a ^b CODATA Value
^ ^a ^b CODATA Value
^ CODATA Value
^ CODATA Value
^ CODATA Value
^ CODATA Value
^ “陽子崩壊”. スーパーカミオカンデ公式ホームページ. 東京大学宇宙線研究所. 2017年5月27日閲覧。

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[続きの解説]

「陽子」の続きの解説一覧

[7] 厳密には、水素イオンという語は、水素の陰イオン（ヒドリド）をも指す。

[12] 2個陽子があったとして、1年で1/2の確率で崩壊するとして、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/2)²=1/4=25 %。3個陽子があり、1年で1/3の確率で崩壊するとしたら、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/3)³=8/27=約29.6 %。10個陽子があり、1年で1/10の確率で崩壊するとしたら、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/10)¹⁰=(9/10)¹⁰=約34.9 %。n個陽子があり、1年で1/nの確率で崩壊するとしたら、1年で1つも崩壊しない確率は(1−1/n)ⁿである。nが十分に大きければ、その値は1/e（ネイピア数の逆数）に近づく。1年で少なくとも1つ陽子が崩壊する確率は前文の余事象なので1−1/eとなる。同様にn個陽子があり、1年で1/nの確率で崩壊するとしたら、2年3年で1つも崩壊しない確率は(1−1/n)^2n,3n である。nが十分に大きければ、その値は1/(e²,e³)に近づく。

[13] 統計的には95%以上の確率で起きうることが仮に起きない場合は、仮説を棄却して対立仮説（論理式でいう否定、このケースでは陽子の寿命は少なくとも10³³ 年よりは明らかに長い）を採択することがある。

[FOOTNOTEPetrucciHarwoodHerring200241-1] Petrucci, Harwood & Herring (2002), p. 41.

[mp-2] CODATA Value

[mpc2-3] CODATA Value

[e-4] CODATA Value

[rp-5] CODATA Value

[mup-6] CODATA Value

[mps-8] CODATA Value

[esmp-9] CODATA Value

[pcom-10] CODATA Value

[mups-11] CODATA Value

[14] “陽子崩壊”. スーパーカミオカンデ公式ホームページ. 東京大学宇宙線研究所. 2017年5月27日閲覧。

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[5]

[6]

[注釈 1]

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[8]

[9]

[10]

21	あざとい
22	はとこ
23	嫡男
24	あきない世傳金と銀
25	べらぼう
26	三宅康夫
27	辻井ほのか
28	矜持
29	YouTube
30	攀緣莖

11	M-1グランプリ
12	裂帛
13	XVIDEOS
14	霜枯れ
15	長寿
16	スタンドバイミー
17	杉浦三六
18	イカゲーム_(子供の遊び)
19	X Videos
20	ミステリと言う勿れ

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電荷

質量

コンプトン波長

荷電半径

磁気モーメント

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