protonendichtheid

Protonendichtheid is het aantal protonen per eenheid volume in een materiaal of in de ruimte, en kan worden gezien als een protonendichtheidsveld. In de kernfysica wordt vaak gesproken over de protonendichtheidsverdeling rho_p(r), die de verdeling van protonen in een atoomkern beschrijft. De integraal van rho_p over het kernvolume levert Z, het aantal protonen. De protonendichtheid is daarmee gerelateerd aan de totale baryonendichtheid rho_B = rho_p + rho_n en aan de elektrische ladingsdichtheid, aangezien protonen elektrisch geladen zijn.

In de medische beeldvorming speelt protonendichtheid een centrale rol in MRI: het MR-signaal hangt voor een groot deel af van het aantal waterstofprotonen per volume, waardoor de protonendichtheid bijdraagt aan de beeldintensiteit, naast relaxatie-parameters en scaninstellingen. In dit kader spreken we van protonendichtheid-gewogen beelden.

Meting en interpretatie: directe meting van de protonendichtheid is niet rechtstreeks mogelijk; het wordt afgeleid uit waarnemingen en modellen, bijvoorbeeld uit metingen van de elektrische ladingsdichtheid in kernexperimentele studies en uit theoretische berekeningen van de protonendistributie.

Toepassingen en belang: begrip van protonendichtheid helpt bij het begrijpen van atomaire structuur, interacties in materie en nucleaire opbouw, en bij diagnostiek in de geneeskunde. Beperkingen zijn dat de waarneming afhankelijk is van de gebruikte methode en van de toestand van het materiaal.