En proton är en partikel med positiv elektrisk laddning, som finns i atomkärnan i mitten av varje atom. Den är ungefär 1,7 femtometer i diameter, mätt som två gånger sin laddningsradie, den genomsnittliga radien för dess elektriska laddning. En femtometer är en miljondel av en miljarddels meter (10⁻¹⁵ meter).

Storlek

En proton har ingen hård yta. Den är ett moln av tre mindre partiklar som kallas kvarkar, två uppkvarkar och en nedkvark, som hålls ihop av den starka kraften, samma kraft som binder ihop protoner och neutroner till en atomkärna. Det rekommenderade värdet på laddningsradien, som anges av det amerikanska National Institute of Standards and Technology (NIST), är 0,84075 femtometer. Osäkerheten är mindre än 1 %.

Det finns två huvudsakliga sätt att mäta protonens storlek. Det ena är att skjuta elektroner mot protoner och registrera hur de studsar. Det andra är att mäta det ljus som väteatomer avger. Deras energinivåer förskjuts mycket lite eftersom protonen inte är en punkt.

Storleksjämförelser

• En neutron, protonens partner i atomkärnan, är ungefär lika stor. Om man mäter dem på samma sätt, utifrån hur deras magnetism är fördelad, skiljer sig radierna åt med mindre än 2 %.
• En heliumkärna, som består av två protoner och två neutroner, är ungefär 3,4 femtometer i diameter, två gånger bredden av en enskild proton.
• En väteatom, en proton med en elektron runt sig, är ungefär 0,1 nanometer i diameter, omkring 60 000 gånger bredden av sin proton. En nanometer är en miljarddels meter.
• Om en proton förstorades till storleken av en basketboll, skulle väteatomen runt protonen vara ungefär 15 kilometer i diameter.
• Cirka 60 miljarder protoner, uppradade sida vid sida, skulle spänna över bredden av ett människohår, som är ungefär 0,1 millimeter brett.

Protonradiepusslet

Före 2010 gav båda metoderna en radie på ungefär 0,88 femtometer. Det året mätte ett team vid Paul Scherrer-institutet i Schweiz väteatomer där elektronen hade ersatts av en myon. En myon liknar en elektron men är ungefär 200 gånger tyngre, så den kretsar mycket närmare protonen och är mycket känsligare för protonens storlek. Teamet fann 0,84184 femtometer, ungefär 4 % mindre, en skillnad som är för stor för att skyllas på mätfel.

Fysiker kallade oenigheten för protonradiepusslet, och några hoppades att det var ett tecken på en okänd naturkraft. År 2019 rapporterade experimentet PRad vid Jefferson Lab i den amerikanska delstaten Virginia en ny sorts mätning av elektronspridning, som gav 0,831 femtometer, i linje med det mindre värdet. År 2026 stämde också en noggrann studie av vanligt väte vid Max Planck-institutet för kvantoptik i Tyskland överens med det, och studiens författare beskriver pusslet som löst.

En byggsten i varje grundämne

Antalet protoner i en atomkärna avgör vilket grundämne en atom är. Varje atom med en proton är väte, och varje atom med sex är kol. En proton har 1 836 gånger en elektrons massa, så protonerna och neutronerna i atomkärnan står för nästan hela atomens massa.

Källor

• Proton rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Proton-electron mass ratio. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
• New Measurement Yields Smaller Proton Radius. Jefferson Lab, 2019.
• Protons - smaller than we thought. Paul Scherrer Institute, 2010.
• Precision to the thirteenth decimal place. Max Planck Institute of Quantum Optics, 2026.
• How big is the alpha particle? Laser spectroscopy provides new results with record precision. Max Planck Institute of Quantum Optics, 2021.
• Alpha particle rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Bohr radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Atomic Structure and Symbolism. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• Properties of Nuclei. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.