Di Debra Durkee | Aggiornato il 24 marzo 2022
La massa di un singolo protone è esattamente 1,672621636×10 -27 kg, un valore noto a nove cifre significative. Nel nucleo di un atomo, la massa totale dei protoni è più o meno uguale alla massa apportata dai neutroni. Poiché oltre il 99% della massa di un atomo risiede nel suo nucleo, quasi la metà della massa dell’atomo proviene solo dai protoni. Per contestualizzare, un protone è circa 1.860 volte più pesante di un elettrone.
I protoni portano una carica elementare positiva pari a +1e, l'unità fondamentale della carica elettrica. Questo è esattamente l'opposto della carica negativa di un elettrone. La carica del protone è una costante; non cambia con la temperatura, la pressione o il tempo. I neutroni, al contrario, sono elettricamente neutri.
Gli scienziati determinano la carica del protone attraverso diversi metodi di precisione. Le costanti Josephson e vonKlitzing collegano la tensione e il campo magnetico alle unità di carica fondamentali. Il metodo di Faraday misura la carica trasferita da una corrente elettrica; storicamente, ciò comportava l’analisi dei depositi di argento dopo reazioni elettrochimiche controllate. Sebbene la costante di Faraday sia stata in gran parte sostituita dal coulomb nelle unità moderne, rimane un punto fermo nell'elettrochimica.
La carica positiva del protone è fondamentale per la stabilità atomica. Nell'idrogeno, l'unico atomo con un singolo protone e senza neutroni, la carica del protone definisce lo ione idrogeno (H + ). L'equilibrio tra protoni ed elettroni determina se un atomo è neutro o ionizzato, influenzandone il comportamento chimico e le interazioni con i campi elettrici o magnetici.
La ionizzazione, cioè la rimozione degli elettroni, rende gli atomi instabili e carichi. In ambienti come i reattori nucleari o gli acceleratori di particelle, gli atomi ionizzati (e i risultanti protoni liberi) possono comportare rischi di radiazioni. Tuttavia, nell'alta atmosfera, la ionizzazione naturale è generalmente innocua per i sistemi biologici.
