Par Debra Durkee | Mis à jour le 24 mars 2022
La masse d'un seul proton est exactement 1,672621636×10 -27 kg, une valeur connue à neuf chiffres significatifs. Dans le noyau d’un atome, la masse totale des protons est à peu près égale à la masse apportée par les neutrons. Puisque plus de 99 % de la masse d’un atome réside dans son noyau, près de la moitié de la masse de l’atome provient uniquement des protons. Pour le contexte, un proton est environ 1 860 fois plus lourd qu'un électron.
Les protons portent une charge élémentaire positive de +1e, l'unité fondamentale de la charge électrique. C'est exactement l'opposé de la charge négative d'un électron. La charge du proton est une constante; cela ne change pas avec la température, la pression ou le temps. Les neutrons, en revanche, sont électriquement neutres.
Les scientifiques déterminent la charge du proton grâce à plusieurs méthodes de précision. Les constantes de Josephson et de von Klitzing relient la tension et le champ magnétique aux unités de charge fondamentales. La méthode Faraday mesure la charge transférée par un courant électrique; historiquement, cela impliquait l’analyse des gisements d’argent après des réactions électrochimiques contrôlées. Bien que la constante de Faraday ait été largement remplacée par le coulomb dans les unités modernes, elle reste un incontournable de l'électrochimie.
La charge positive du proton est essentielle à la stabilité atomique. Dans l'hydrogène, le seul atome avec un seul proton et aucun neutron, la charge du proton définit l'ion hydrogène (H + ). L'équilibre entre les protons et les électrons détermine si un atome est neutre ou ionisé, affectant son comportement chimique et ses interactions avec les champs électriques ou magnétiques.
L'ionisation (élimination des électrons) rend les atomes instables et chargés. Dans des environnements tels que les réacteurs nucléaires ou les accélérateurs de particules, les atomes ionisés (et les protons libres qui en résultent) peuvent présenter des risques de rayonnement. Cependant, dans la haute atmosphère, l'ionisation naturelle est généralement inoffensive pour les systèmes biologiques.