Masa de los protones

Neutrones

Desde la apertura del Centro de Terapia de Protones Francis H. Burr en 2001, hemos tratado a miles de pacientes adultos y pediátricos con terapia de protones. En 2020, ampliamos las operaciones clínicas en nuestro campus principal con la apertura de un segundo centro, el Centro de Terapia de Protones Gordon-Browne, convirtiendo a Mass General en la única institución de la Costa Este que cuenta con dos centros de terapia de protones. Ambos centros de tratamiento de vanguardia ofrecen la última tecnología a los pacientes y están dirigidos por un equipo multidisciplinar de gran talento.

En colaboración con el Laboratorio del Ciclotrón de Harvard (HCL), los médicos del Mass General fueron los primeros del mundo en descubrir cómo aprovechar las extraordinarias características físicas de los protones de alta energía para la atención médica. Al utilizar protones en lugar de los rayos X convencionales (fotones), los médicos podían concentrar cada vez más la energía de la radiación en los tumores y objetivos previstos, reduciendo la dosis de radiación y el daño a los tejidos sanos cercanos.

Como parte del mayor programa de investigación hospitalaria del país, hemos dirigido, y seguimos dirigiendo, muchos estudios para definir el mejor uso de la terapia de protones para la atención clínica. Obtenga más información sobre nuestra innovadora investigación en terapia de protones.

Masa del protón en mev/c^2

Los protones están formados por partículas aún más pequeñas conocidas como quarks. Podría parecer razonable que la simple suma de las masas de los quarks diera la masa del protón. Pero no es así. Esa suma es demasiado pequeña para explicar la masa del protón. Nuevos y detallados cálculos muestran que sólo el 9 por ciento de la masa del protón proviene de la masa de sus quarks. El resto proviene de complicados efectos que ocurren en el interior de la partícula.

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Los quarks obtienen su masa de un proceso relacionado con el bosón de Higgs. Se trata de una partícula elemental detectada por primera vez en 2012. Pero “las masas de los quarks son diminutas”, dice el físico teórico Keh-Fei Liu. Coautor del nuevo estudio, trabaja en la Universidad de Kentucky en Lexington. Así que para los protones, señala, la explicación del Higgs se queda corta.

En su lugar, la mayor parte de los 938 millones de electronvoltios de masa del protón proviene de algo conocido como QCD. Es la abreviatura de cromodinámica cuántica (KWON-tum Kroh-moh-dy-NAM-iks). La QCD es una teoría que explica la agitación de las partículas dentro del protón. Los científicos estudian las propiedades del protón de forma matemática utilizando esta teoría. Pero hacer cálculos con la QCD es bastante difícil. Así que simplifican las cosas utilizando una técnica llamada QCD de celosía (LAT-iss). Esta técnica divide el tiempo y el espacio en una red. Los quarks sólo pueden existir en los puntos de la red. Es como si una pieza de ajedrez sólo pudiera estar en un cuadrado, y no en un punto intermedio.

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Masa de un protón en g

La masa relativa de un protón es aproximadamente igual a 1,6725 × 10-27 kgs. Mientras que los protones tienen carga positiva, los electrones tienen carga negativa. Los neutrones no tienen carga. El número de electrones y protones en un átomo es igual; por lo tanto, es eléctricamente neutro.

En 1886, Goldstein descubrió que la relación carga-masa de las partículas positivas depende de la naturaleza del gas presente en el tubo de descarga. Esto indica que la relación carga-masa para diferentes gases era diferente.

Se observó que la relación carga-masa de los rayos cargados positivamente era mayor para el gas hidrógeno utilizado en el tubo de descarga. La razón principal de esto es que el hidrógeno es el átomo más ligero, por lo que su masa será la menor, y la relación e/m es la más alta.

Masa del protón: La masa relativa del protón es igual a la masa del átomo de hidrógeno. En un átomo de hidrógeno hay un protón y un electrón. Como la masa de un electrón se considera despreciable, se puede decir que la masa de un átomo de hidrógeno es igual a la de un protón. La masa del protón se considera 1841 veces la masa del electrón.

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Campo de electrones

La masa del protón se deduce en este documento como resultado de una geometría de pentaquarks propuesta para el protón. En el modelo propuesto, el protón está formado por cuatro quarks y un antiquark, responsables de las fuerzas de atracción y repulsión encontradas en el documento Orbitales atómicos.    Además, se propone que los quarks son electrones altamente energéticos y el antiquark es el positrón.

El formato de la ecuación de onda para la masa del protón apoya la posibilidad de que los quarks sean electrones, ya que en la ecuación aparecen dos constantes para el electrón (Ke y Oe).    El protón tiene un factor g diferente que se utiliza aquí, único para la masa del protón y la relación de masas protón-electrón.

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