La matière est constituée d'atomes (dont la dimension est de l'ordre de 10—10 mètre), eux-mêmes formés par un noyau (dont la dimension est de l'ordre de 10—15 mètre, soit 1 femtomètre [fm]) autour duquel gravitent des électrons. Le proton est une particule de charge électrique positive, numériquement égale à celle de l'électron, mais de masse 1 836 fois plus grande que ce dernier. Les protons avec les neutrons (de masse voisine et de charge nulle) sont les deux constituants du noyau où se concentre presque toute la masse de l'atome. On les appelle les nucléons. Le proton constitue à lui seul le noyau de l'atome le plus simple, l'atome d'hydrogène, le plus abondant dans l'Univers.
La cohésion du noyau est assurée par une interaction extraordinairement intense, l'interaction nucléaire forte, qui emprisonne les nucléons dans un tout petit volume, et compense la répulsion électrostatique entre les protons. Cette force assure la stabilité de nombreux noyaux. Une énergie de liaison considérable se libère lorsque les protons et les neutrons se combinent pour former un noyau (mécanisme de fusion). Elle est responsable de la puissance dévastatrice des bombes H, mais aussi de l'activité stellaire. Les protons constituent en effet une partie essentielle du combustible des étoiles.
Jusqu'aux années 1960, les protons et les neutrons étaient considérés comme des briques élémentaires de la matière. Depuis lors, les expériences de diffusion d'électrons de haute énergie nous ont révélé que les protons et les neutrons sont en fait des objets complexes constitués de quarks et de gluons.
1. Historique
La masse et la charge du proton, c'est-à-dire de l'ion positif hydrogène, sont mesurées pour la première fois par le physicien allemand Wilhelm Wien en 1898, puis par le physicien anglais Joseph John Thomson en 1910. À cette époque, Thomson imagine que les électrons et les protons s'agglomèrent pour former l'atome, sorte de petite boule homogène. Mais cette vision est rapidement réfutée par la mise en évidence d'un no […]
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