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| − | {{Infobox particle
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| − | |名前=陽子（プロトン）
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| − | |画像=[[File:Proton_quark_structure.jpg|100px]]
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| − | |組成=uud
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| − | |統計=[[フェルミ粒子]]
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| − | |グループ=[[バリオン]]
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| − | |相互作用=[[弱い相互作用]]<br/>[[強い相互作用]]<br/>[[電磁相互作用]]<br/>[[重力相互作用]]
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| − | |反粒子=[[反陽子]]({{粒子の記号|link=no|反p}})
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| − | |発見=[[アーネスト・ラザフォード]] (1917){{Sfnp|Petrucci|Harwood|Herring|2002|p=41}}
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| − | |記号='''{{粒子の記号|p}}'''
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| − | |質量={{val|1.672621898|(21)|e=-27|u=kg}}{{R|mp}}<br/>{{val|938.2720813|(58)|u=MeV/c2}}{{R|mpc2}}
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| − | |電荷=+{{val|1.6021766208|(98)|e=-19|u=C}}{{R|e}}
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| − | |荷電半径={{val|0.8751|(61)|u=fm}}{{R|rp}}
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| − | |磁気モーメント={{val|1.4106067873|(97)|e=-26|u=J/T}}{{R|mup}}
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| − | |色荷=持たない
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| − | |スピン={{frac|1|2}}
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| − | |バリオン数=1
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| − | |ストレンジネス=0
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| − | |アイソスピン={{frac|1|2}}
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| − | |超電荷={{frac|1|2}}
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| − | |パリティ=+1}}
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| − | '''陽子'''（ようし、（{{lang-la-short}}{{lang-nl-short}}{{lang-de-short}}{{lang-fr-short}}{{Lang-en-short|proton}}））とは、[[原子核]]を構成する粒子のうち、正の[[電荷]]をもつ粒子である。英語名のまま'''プロトン'''と呼ばれることも多い。陽子は[[電荷]]+1、[[スピン角運動量|スピン]]1/2の[[フェルミ粒子]]である。記号 p で表される。
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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、{{sup|1}}H）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'''（{{sup|1}}H{{sup|+}}）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。
| + | '''陽子'''（ようし、（{{lang-la-short}}{{lang-nl-short}}{{lang-de-short}}{{lang-fr-short}}{{Lang-en-short|proton}}）） |
| − | {{main2|化学的な水素イオンの性質|水素#水素イオン}} | |
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| − | [[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 (素粒子)|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。 | + | 水素原子の原子核で，他のすべての原子の原子核を中性子とともに構成する粒子。プロトンともいう。両粒子を合せて[[核子]]という。原子番号は核内の陽子数で与えられる。陽子は正電荷＋ <i>e</i> ( <i>e</i> は[[電気素量]] ) ，質量 1.67×10<sup>-24</sup>g (938MeV) ，スピン 1/2 の[[フェルミオン]]で，[[ディラック方程式]]に従う素粒子である。その磁気モーメントはディラック方程式から予想される核磁子の 2.79倍もある。これは陽子が uudのクォークから成る複合粒子系であることがおもな原因である。自由な陽子は安定であるが，原子核内では中性子に変って陽電子と電子ニュートリノを放出することがエネルギー的に可能な場合があり，これは β<sup>+</sup> 崩壊の素過程である。陽子の[[反粒子]]は反陽子と呼ばれ，1955年に E.G.[[セグレ]]らによって発見された。粒子加速器で加速した高エネルギーの陽子線は種々の核実験や素粒子実験に用いられている。 |
| − | {{main2|原子核内で核子同士をまとめておく力|パイ中間子}}
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| − | == 諸定数 ==
| + | {{テンプレート:20180815sk}} |
| − | === 電荷 ===
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| − | 陽子の電荷は、符号が正で大きさが[[電気素量]] {{mvar|e}} に等しい。その値は
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| − | {{Indent|<math>+e=+1.602\ 176\ 6208(98)\times 10^{-19}\ \text{C}</math>}}
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| − | である（2014 [[科学技術データ委員会|CODATA]]推奨値<ref name="e">[[#nist|CODATA Value]]</ref>）。
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| − | | |
| − | === 質量 ===
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| − | 陽子の[[質量]] {{math|''m''{{sub|p}}}} は
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| − | {{Indent|<math>\begin{align}m_\text{p}&=1.672\ 621\ 898(21)\times 10^{-27}\ \text{kg}\\&=938.272\ 0813(58)\ \text{MeV}/c^2\end{align}</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="mp">[[#mp|CODATA Value]]</ref><ref name="mpc2">[[#mpc2|CODATA Value]]</ref>）。[[電子]]の質量 {{math|''m''{{sub|e}}}} に対する比は
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| − | {{Indent|<math>\frac{m_\text{p}}{m_\text{e}}=1836.152\ 673\ 89(17)</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="mps">[[#mps|CODATA Value]]</ref>）。
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| − | | |
| − | 陽子の[[質量電荷比#電荷質量比|比電荷]]は
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| − | {{Indent|<math>\frac{e}{m_\text{p}}=9.578\ 833\ 226(59)\times 10^7\ \text{C}\ \text{kg}^{-1}</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="esmp">[[#esmp|CODATA Value]]</ref>）。
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| − | === コンプトン波長 ===
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| − | 陽子の[[コンプトン波長]] {{math|''λ''{{sub|p}}}} は
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| − | {{Indent|<math>\lambda_\text{p}=\frac{h}{m_\text{p}c}=1.321\ 409\ 853\ 96(61)\times 10^{-15}\ \text{m}</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="pcom">[[#pcom|CODATA Value]]</ref>）。
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| − | === 荷電半径 ===
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| − | 陽子の[[二乗平均平方根|RMS]]{{仮リンク|荷電半径|en|Charge radius}} {{math|''r''{{sub|p}}}} は
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| − | {{Indent|<math>r_\text{p}=0.8751(61)\times 10^{-15}\ \text{m}</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="rp">[[#rp|CODATA Value]]</ref>）。
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| − | | |
| − | === 磁気モーメント ===
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| − | 陽子の[[磁気モーメント]] {{math|''μ''{{sub|p}}}} は
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| − | {{Indent|<math>\mu_\text{p}=1.410\ 606\ 7873(97)\times 10^{-26}\ \text{J}\ \text{T}^{-1}</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="mup">[[#mup|CODATA Value]]</ref>）。[[核磁子]] {{math|''μ''{{sub|N}}}} に対する比（[[異常磁気モーメント]]）は
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| − | {{Indent|<math>\frac{\mu_\text{p}}{\mu_\text{N}}=2.792\ 847\ 3508(85)</math>}}
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| − | である（2014 CODATA推奨値<ref name="mups">[[#mups|CODATA Value]]</ref>）。
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| − | == 歴史 ==
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| − | 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（{{en|proton}}、{{IPA-en|ˈproutɑn}}）と名づけた。
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| − | == 陽子の崩壊 ==
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| − | [[標準模型]]においては、陽子の寿命は無限であるとされているが、[[大統一理論]]は、非常に長い時間をかけて崩壊することを予言している。
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| − | 内側にセンサーを敷き詰めた大型のタンク内の大量の液体（に含まれる陽子）を対象として観測することで、これを検出できるかもしれないという提案があり、いくつかの実験が実施されている。日本においては[[カミオカンデ]]の目的の一つが陽子の崩壊を観測することであった。陽子の寿命が仮に {{1e|33}} 年ならば、{{1e|33}} 個の陽子を集めれば1年に1個の陽子の崩壊が観測できることになる。2017年現在、この崩壊現象は観測されておらず、引き続く[[スーパーカミオカンデ]]を含めた実験結果から陽子の寿命は少なくとも {{1e|34}} 年（日本の[[命数法]]で100[[溝 (数)|溝]]年）以上であると主張されている<ref>{{Cite web|url=http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/pdecay.html|title=陽子崩壊|work=[[スーパーカミオカンデ]]公式ホームページ|publisher=[[東京大学宇宙線研究所]]|accessdate=2017-05-27}}</ref>。陽子崩壊は陽子内部のクォーク同士が {{1e-|31}} m 以内に接近したときに起きる現象であるが、これはクォークの大きさが {{1e-|31}} m 以下、または点状粒子であることを前提としている。クォーク半径が {{1e-|31}} m 以上であると、クォークの中心同士はそれ以上は接近できず、陽子崩壊は起こらない。
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| − | 大統一理論によると、陽子は主に次式のように[[陽電子]]と[[パイ中間子]]、又は[[ニュートリノ]]とパイ中間子に崩壊する。
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| − | *<math>\mathrm{p}\to \mathrm{e}^+ + \pi^0</math>
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| − | *<math>\mathrm{p}\to \nu + \pi^+</math>
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| − | == 脚注 ==
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| − | {{脚注ヘルプ}}
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| − | ; 出典
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| − | {{Reflist|2}}
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| − | == 参考文献 ==
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| − | * {{Cite journal|author=K.A. Olive ''et al.'' (Particle Data Group)|title=2014 Review of Particle Physics|year=2014|journal=Chin. Phys. C|volume=38|issue=9|edition=090001|doi=10.1088/1674-1137/38/9/090001}}
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| − | * {{Cite book|first=R.H.|last=Petrucci|first2=W.S.|last2=Harwood|first3=F.G.|last3=Herring|year=2002|title=General Chemistry|edition=8th|ref=harv}}
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| − | == 関連項目 ==
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| − | * [[反陽子]]
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| − | * [[陽子線]]
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| − | * [[中間子]]
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| − | * [[超対称大統一理論]]
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| − | * [[原子]] - [[中性子]] - [[電子]]
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| − | * [[水素]] - [[ジプロトン]] - [[リチウム3]]
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| − | * [[カミオカンデ]]
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| − | == 外部リンク ==
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| − | * {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Category?view=pdf&Atomic+and+nuclear|title=Fundamental Physical Constants — Atomic and Nuclear Constants|accessdate=2015-06-28|publisher=[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]|format=PDF}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|title=CODATA Value: elementary charge|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=nist}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mp|title=CODATA Value: proton mass|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mp}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpc2mev|title=CODATA Value: proton mass energy equivalent in MeV|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mpc2}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme|title=CODATA Value: proton-electron mass ratio|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mps}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?esmp|title=CODATA Value: proton charge to mass quotient|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=esmp}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?pcomwl|title=CODATA Value: proton Compton wave length|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=pcom}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?rp|title=CODATA Value: proton rms charge radius|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=rp}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mup|title=CODATA Value: proton magnetic moment|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mup}}
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| − | ** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mupsmun|title=CODATA Value: proton magnetic moment to nuclear magneton ratio|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mups}}
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| − | * {{Cite web|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2014v1/pdgLive/Particle.action?node=S016|title=pdgLive|accessdate=2015-06-07|publisher=Particle Data Group}}
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| − | * {{Kotobank|2=日本大百科全書(ニッポニカ)}}
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| − | {{粒子の一覧}}
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| | {{DEFAULTSORT:ようし}} | | {{DEFAULTSORT:ようし}} |