质子和反质子是个什么概念,有什么关系啊

Question

质子和反质子是个什么概念,有什么关系啊

季咏 · Accepted Answer

质子(proton)：是一种带1.6×10⁻¹⁹库仑(C)正电荷的亚原子粒子，直径约1.6to1.7×10^−15m，质量是938百万电子伏特/c²(MeV/c²)，即1.6726231×10^-27kg，大约是电子质量的1836.5倍。质子属于重子类，由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。原子核中质子数目决定其化学性质和它属于何种化学元素。

质子(proton)是一种带1.602×10^-19库仑(C)正电荷的亚原子粒子，直径约1.6to1.7×10^−15m[1]，质量是938百万电子伏特/c²(MeV/c²)，即1.6726231×10-27kg，大约是电子质量的1836.5倍。质子属于重子类，由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。

原子核中质子数目决定其化学性质和它属于何种化学元素。氢原子最常见的同位素1H的原子核由一个质子构成。其它原子的原子核则由质子和中子在强相互作用下构成。

稳态

至今为止质子被认为是一种稳定的、不衰变的粒子。但也有理论认为质子可能衰变，只不过其寿命非常长。到今天为止物理学家没有能够获得任何可能理解为质子衰变的实验数据。

水中的氢离子绝大多数都是水合质子。质子在化学和生物化学中起非常大的作用，根据酸碱质子理论，可以在水溶液中提供质子的物质一般被称为酸，可以在水溶液中吸收质子的物质一般被称为碱。

然而，质子是通过中子的过程中电子捕获。这一过程不会自发发生，但只有当能源供应。其计算公式：

于此

p是一个质子，

e是一个电子，

n是一个中子，而且

νe是一个电子中微子

质子的反粒子是反质子，反质子是1955年埃米利奥·塞格雷（EmilioGinoSegrè）和欧文·张伯伦（OwenChamberlain）发现的，两人为此获得了1959年的诺贝尔物理学奖。(右下图片绘制:张嘉年)

反质子的发现：正电子的发现证实了狄拉克反粒子理论，一些理论物理学家开始认真对待这一理论。1934年泡利与克拉夫证明，即使不能形成稳定的负能粒子海，也会有相应的反粒子存在。于是人们就开始寻找其他粒子的反粒子。早在1928年，狄拉克便预言了反质子的存在，但证实它的存在却花了20多年的时间。根据狄拉克的理论，反质子的质量与质子相同，所带电荷相反，质子与反质子成对出现或湮没，用两个普通的质子碰撞便可获得反质子，但反质子的产生阈能为6.8GeV。1954年，在加利福尼亚大学的劳伦斯辐射实验室，建成了64亿电子伏的质子同步稳相加速器，这为寻找反粒子提供了条件。

1955年，张伯伦和塞格雷用上述加速器证实了前一年人们所观测的反质子的存在。由于反质子出现的机会极少，大约每1000亿高能质子的碰撞，才能产生数量很少的反质子，因而证实反质子的存在极为困难。1955年他们这个实验小组测到60个反质子。由于偶然符合本底不大，记数系统虽不算好，但较为可信。不久他们又发现反中子。尽管高能粒子打靶时也能产生反中子，但是由于反中子不带电，更难从其他粒子中鉴别出来。他们是利用反质子与原子核碰撞，反质子把自己的负电荷交给质子，或由质子处取得正电荷，这样，质子变成了中子，而反质子则变成了反中子。鲁比亚，C.在正反质子对撞机上进行几百吉电子伏的对撞实验，发现了现代弱电统一理论所预言的传力子，因而获得1984年度诺贝尔物理学奖。

首先说明的是，电子，质子，中子，都是基本粒子，都是客观存在。这些粒子所带的电荷，是它的一个属性，电荷不是基本粒子。那么粒子是否带有电荷，带什么性质的电荷，主要看这些粒子在电场中是否移动，向哪极移动。因为电子在电场中向正极移动，所以可以断定它带有负电荷，同理，判定质子带有正电荷而中子不带电荷。那么它们带有多少电荷呢，现在还不能确定它们所带电荷的绝对电量是多少，只是人为的规定一个质子所带的电量为一个单位的电量（简称一个单位的电荷），恰好一个电子所带的电量与一个质子所带的电量相等，只是电性相反。这也就是通常所说的电子带有一个负电荷（准确的说应该是：一个单位的负电荷）而质子带有一个正电荷（应该是一个单位的正电荷）。需要明确的是，电荷不是一个个的，而是电量的一种简单描述方法。

物理中的电子转移是在电流的作用下，由高端向低端移动，是外力的作用，与元素原子本身的性质无关。而化学中的电子转移，是不同原子之间自发的进行的，是元素原子本身性质所决定的。现在科学的发展，使人们发现了很多新的物质存在形式，正电子是确实存在的，它的质量以及许多性质都和电子无异，但所带电荷为正电荷，且轻子数为-1；同样，人们还在探索反质子，我们称正电子、反质子之类的物质叫反物质。正负电子一旦相遇，则发生湮灭，化为乌有，同时放出巨大能量，并产生光子。

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