Drie manieren om proton-massa te vinden, zijn onder meer berekening van theorie, atomaire molaire massa en ladings /massa-vergelijkingen met elektronen. Het gebruiken van de theorie om te achterhalen welke protonmassa "zou moeten zijn" is alleen realistisch voor experts in het veld. Opladings- /massa- en molmassaberekeningen kunnen worden gedaan op het niveau van niet-afgestudeerden en middelbare scholen.

Leid protonenmassa uit kwantum- en relativiteitstheorieën. Protonen hebben een interne structuur - drie deeltjes (quarks) bij elkaar gehouden door aantrekkelijke krachten (gluonen). Naïeve aannames zouden elke quark 1/3 protonmassa opleveren. Ongeveer 95 procent tot 98 procent van de protonmassa wordt niet door quarkmassa bijgedragen. In werkelijkheid is de meeste protonenmassa afgeleid van wisselwerkingsenergie tussen de quarks. Herinner "E = mc ^ 2" voor het geval er verwarring bestaat over de uitdrukking "massa is afgeleid van energie."

Bereken de molaire waterstofmassa. Eén mol is gelijk aan 6.022e23, net als een dozijn gelijk is aan 12 of één paar is gelijk aan twee. We kunnen het als gegeven aannemen dat één mol waterstofatomen (geen "H2" -moleculen) 1,0079 g weegt. Elk waterstofatoom bevat één proton, dus één mol protonen weegt 1,0079 g. Aangezien elke mol gelijk is aan 6.022e23 eenheden, weten we dat 6.022e23 protonen 1.0079 gram wegen. Doorverdeling van 1,0079 g op molaantal (1,0079 /6,022 e23) levert protonmassa op: 1,6737e-24 g.

Merk op dat waterstofatomen een elektron hebben om de protonlading in evenwicht te houden. Protonen zonder elektronen, hetzij opgelost in oplossing of als plasma, verschillen sterk van waterstofatomen. Omdat de berekening daar niet stopt, kunnen we de fysieke absurditeit negeren bij het beweren dat elektronen niet bestaan.

Houd er rekening mee dat de berekeningsmethode voor "molecuulgewichten" met elk element kan worden gedaan. Er duiken echter drie foutenbronnen op. Ten eerste zijn protonen in waterstofatomen niet gebonden. In andere elementen zijn protonen gebonden aan neutronen. Protonen gebonden in een kern hebben minder energie - dus iets minder massa - dan geïsoleerde protonen. Ten tweede begint het aantal elektronen en de fout bij het negeren ervan op te tellen. Het berekenen van elektronen maakt de hele onderneming gecompliceerder. Ten slotte zijn zwaardere elementen radioactief. Denk aan vervalpaden, isotoopaanwezigheid, halfwaardetijden, enz. Nogmaals, de berekening is nog steeds mogelijk, maar het wordt moeilijker dan het moet zijn.

Gebruik lading /massaverhoudingen. Deze methode meet de deeltjeskromming bij het invoeren van gekalibreerde elektrische en magnetische velden. De krommingsmagnitude zou de protonenmassa aangeven in vergelijking met de elektronenmassa. Het experimentele idee lijkt op het beïnvloeden van de beweging van een rollende bal. Een constante mechanische kracht zal een zware watermeloen (proton) afleiden van rechtuit reizen in een kleine mate. Dezelfde kracht zal een lichte golfbal (elektron) veel meer afbuigen.

Tip

De molaire massa methode negeert de elektronmassa. Elektronen zijn ongeveer 1/1837 zo massief als protonen, en er is slechts één elektron per waterstofatoom. Wetenschappelijke notatie zoals "1.6737e-24" is handig voor zeer grote of zeer kleine aantallen. In decimale notatie weegt één proton 0,0000000000000000000000016737 g.