양성자 문서 원본 보기

{{입자 정보
|이름 = 양성자
|그림 = Proton quark structure.svg
|그림_설명 = 양성자의 쿼크 구성
|구성 = 2 up, 1 down
|가족 = [[페르미온]]
|무리 = [[쿼크]]
|세대 =
|반입자 = [[반양성자]]
|발견 = [[어니스트 러더퍼드]](1919)
|기호 = p+
|질량 = 1.672 621 71(29) × 10<sup>−27</sup> [[킬로그램|kg]]<br />938.272 029(80) [[전자볼트|MeV]]/[[빛의 속도|c]]<sup>2</sup><br />1.007 276 466 88(13) [[원자 질량 단위|u]]
|전하 = 1e
1.602 176 634 × 10<sup>−19</sup> [[쿨롱|C]]
|스핀 = ½
}}

'''양성자'''(陽性子, {{llang|en|proton}})는 +1e인 전하를 가지는 원자를 구성하는 입자다. [[중성자]]와 함께 [[원자핵]]을 이루며 이 둘을 '[[핵자]]'라고도 부른다. 모든 원자에 있는 핵에는 양성자가 하나 이상 포함되어 있고 이 양성자 개수가 [[원소]] 성질을 결정한다. 각 원소가 각자 양성자 수가 달라서 양성자 개수를 원소 고유한 원자 번호로 사용한다. 양성자 영문 표기인 proton은 그리스어로 '첫 번째'를 뜻한다. 이 명칭은 1920년에 [[어니스트 러더퍼드]]가 [[수소]] 원자핵 명칭으로 부여했다. 러더퍼드는 수소 원자핵 (가장 가벼운 원자핵)을 질소 원자핵 충돌로 얻을 수 있다는 사실을 1919년에 발견했고 따라서 양성자가 질소를 비롯한 모든 무거운 원자핵을 구성하는 [[기본 입자]] 후보라 여겼다.

[[소립자 물리학]]의 현대 표준 모형에서 양성자는 강입자 중 한 종류며 또 다른 핵자인 중성자와 같이 쿼크 3개([[위 쿼크]] 2개와 [[아래 쿼크]] 1개)로 이루어져 있다. [[쿼크]]를 제외한 질량 부분은 양성자 질량 1%정도에 불과하다.<ref name="Mass">{{웹 인용|url=http://news.sciencemag.org/physics/2010/04/mass-common-quark-finally-nailed-down |title=Mass of the Common Quark Finally Nailed Down |last1=Cho |first1=Adiran  |date=2 April 2010 |website= http://news.sciencemag.org|publisher=American Association for the Advancement of Science |accessdate=27 September 2014}}</ref> 양성자 질량에서 남는 부분은 쿼크의 [[역학적 에너지]]와 쿼크를 모아주는 [[글루온]]에 의한 [[강한 상호작용]]의 에너지에 의한 것이다. 양성자는 기본입자가 아니기 때문에 물리적인 크기를 갖는다. 양성자의 반지름은 약 0.84 fm이다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.quantamagazine.org/physicists-finally-nail-the-protons-size-and-hope-dies-20190911/|title=Physicists Finally Nail the Proton’s Size, and Hope Dies|last=Wolchover|first=Natalie|website=Quanta Magazine|access-date=2019-09-18}}</ref>

충분히 낮은 온도에서 자유 양성자는 전자와 결합한다. 하지만 그렇게 묶인 양성자의 성질이 변하지는 않는다. 물질 사이를 빠르게 움직이는 양성자는 전자나 원자핵과의 상호작용으로 인해 원자의 전자구름에 붙잡힐 때까지 속도가 느려진다. 그 결과로 생성되는 것이 수소 화합물의 일종인 양자화 된 원자이다. 진공 상태에서 자유전자가 존재한다면 충분히 느린 양성자가 각각의 자유전자를 집어가 화학적으로 [[유리기]]상태인 중성 [[수소 원자]]가 된다. 이러한 “자유 수소 원자”들은 충분히 낮은 에너지를 갖는 다른 원자와 화학반응을 일으키는 경향이 있다. 두 자유 수소 원자가 서로 반응하면 그것들은 [[성간 공간]]의 [[분자 구름]]에 가장 흔한 분자인 중성 수소 분자(H<sub>2</sub>)가 된다. [[지구]]상에 존재하는 이 분자는 [[대형 강입자 충돌기]]를 활용한 실험과 같은 강입자 물리 실험 등에서 가속을 위해 쓰이는 양성자의 좋은 공급원으로 쓰인다.

== 양성자의 성질 ==
* 전하 (1.602&nbsp;×&nbsp;10<sup>−19</sup> [[쿨롱|C]]): [[전자]]의 [[전하]]와 크기가 같고, 부호는 다르다 ([[기본 전하]]). [[벤저민 프랭클린]] 이래 관습적으로 양성자의 전하를 양전하로 정한다.
* 질량 938.3&nbsp;[[전자볼트|MeV]]/''c''<sup>2</sup> (1.6726×10<sup>−27</sup>kg). 이는 [[전자]] 질량의 1836배이다.
* 현재까지의 실험 결과에 따르면, 안정하거나 반감기가 매우 길다. 이는 양성자가 [[중입자]] 중 가장 가볍기 때문이다. 이에 반해 조금 더 무거운 [[중성자]]는 (자유 상태에서) 불안정하고, 양성자로 붕괴한다. 실험 결과에 따르면, 양성자의 [[반감기]]의 하한은 10<sup>35</sup>년이다. 대부분의 [[대통일 이론]]은 양성자의 붕괴를 예측하지만, 그래도 양성자의 반감기는 매우 길다.
* 입자로서 [[중입자]]로 분류한다. 즉, 세 개의 [[쿼크]]로 이루어졌다.

=== 화학 ===
원자의 [[주기율표]]는 화학적으로 동일한 성질의 [[원자]]들을 묶은 것이다. 주기율표의 성질은 양성자와 중성자의 개수에 의해 결정된다. 질적인 성질을 양적인 성질로 바꾼 것이라 할 수 있다.

=== 물리학 ===
[[쿼크]]의 발견으로, 양성자가 [[기본 입자]]가 아니라 두 개의 [[위 쿼크]]와 하나의 [[아래 쿼크]]가 [[강한 상호작용]]으로 묶인, 복합 입자임이 밝혀졌다. [[하이젠베르크]]에 의해 제안된 [[아이소스핀]] 1/2을 가지며, 같은 [[핵자]]인 [[중성자]]와 쌍을 이룬다.

== 같이 보기 ==
{{위키공용분류}}
* [[입자물리학]]
* [[아원자 입자]]
* [[중성자]]
* [[전자]]
* [[양성자-양성자 연쇄 반응]]
* [[입자의 목록]]
* [[수소 이온]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{기본입자}}

{{전거 통제}}
{{위키데이터 속성 추적}}

[[분류:양성자| ]]
[[분류:중입자]]
[[분류:핵자]]
[[분류:수소]]
[[분류:양이온]]
[[분류:물리학 개념]]
[[분류:수소물리학]]