Massa protone

La massa del protone a riposo è di circa 1,673×10^-27 chilogrammi, si indica con il simbolo m_p e rientra tra le costanti fisiche universali. Il valore convenzionalmente esatto della massa del protone in kg è il seguente:

I due numeri scritti tra la parentesi tonde esprimono l'incertezza assoluta nel valore della massa del protone. Tale incertezza va applicata alle ultime due cifre, vale a dire che la precedente scrittura equivale a

Il protone è una particella con carica elettrica positiva, scoperta nel 1919 dal fisico e chimico neozelandese Ernest Rutherford, ma la sua esistenza venne teorizzata già nel 1886 dal fisico tedesco Eugen Goldstein. Il nome protone venne introdotto nel 1920 dallo stesso Rutherford e deriva dal greco pròton, che significa primo.

Negli esercizi, tutte le volte in cui non è richiesta una particolare precisione, si è soliti usare il valore della massa del protone approssimato alla terza cifra decimale

Massa del protone in grammi

La massa del protone in grammi è di circa 1,673×10^-24 g

e si calcola moltiplicando la massa del protone in kg per 10³.

Il grammo (g) è un sottomultiplo del kg e, in particolare, 1 kg equivale a 10³ grammi. Da ciò deduciamo che per convertire i kg in grammi si deve moltiplicare la massa in chilogrammi per 10³, dunque

Procedendo allo stesso modo si ottiene il valore esatto della massa del protone in grammi:

Massa del protone in uma

La massa del protone in unità di massa atomiche è di circa 1,007 u

L'unità di massa atomica, indica con il simbolo u o con l'acronimo uma, è un'unità di misura della massa ed equivale a circa 1,66054×10^-27 kg

Di conseguenza per calcolare la massa del protone in uma si deve convertire la massa espressa in kg in unità di masse atomiche dividendo per il fattore di conversione 1,66054×10^-27

Se consideriamo il valore approssimato

otteniamo

Per quel che riguarda il valore esatto:

Riepilogo sulla massa del protone

Confronto tra massa del protone e masse di neutrone ed elettrone

La massa a riposo del protone è leggermente inferiore rispetto alla massa del neutrone (m_n) e circa 1836 volte superiore alla massa dell'elettrone (m_e). Ricordiamo infatti che:

Se confrontiamo questi valori con la massa del protone in kg, ricaviamo che:

• la massa del protone è circa 1,0014 volte più piccola della massa del neutrone

• la massa del protone è circa 1836 volte più grande della massa dell'elettrone

Energia a riposo del protone in joule

Dalla teoria della relatività ristretta sappiamo che un corpo in quiete rispetto a un sistema di riferimento inerziale possiede una certa energia a riposo , data dal prodotto tra la sua massa a riposo e la velocità della luce nel vuoto .

In una formula:

Per calcolare l'energia a riposo del protone, che indichiamo con , sostituiamo con il valore approssimato della massa del protone in kg

e con la velocità della luce del vuoto espressa in metri al secondo

In questo modo ricaviamo:

dove è il simbolo del joule.

Abbiamo così ottenuto che l'energia a riposo del protone è di circa 1,503×10^-10 joule

Se invece del valore approssimato volessimo ricorrere al valore esatto della massa del protone, otterremmo

Energia a riposo del protone in MeV

L'energia a riposo del protone in MeV è di circa 938,272 MeV

e si calcola dall'energia a riposo espressa in joule.

In generale, tra MeV (megaelettronvolt) e joule sussiste la seguente relazione

quindi per convertire i joule in MeV si deve dividere per il fattore di conversione 1,602176565×10^-13.

Se si usa il valore esatto dell'energia a riposo espresso in Joule, con l'aiuto di una calcolatrice si ricava che

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Per concludere ti segnaliamo:

- la pagina riepilogativa sulle costanti fisiche;

- l'approfondimento sulla carica del protone.