Протон

I

Прото́н (от греч. protos — первый; символ р)

стабильная элементарная частица, ядро атома водорода. П. имеет массу mp= (1,6726485 ± 0,0000086)․10^-24 г (mp 1836me 938,3 Мэв/с² где me — масса электрона, с — скорость света) и положительный электрический заряд е = (4,803242 ± 0,000014) ․10-¹⁰ единиц заряда в системе СГС. Спин П. равен ¹/₂ (в единицах Планка постоянной (См. Планка постоянная) ħ), и как частица с полуцелым спином П. подчиняется Ферми — Дирака статистике (См. Ферми - Дирака статистика) (является фермионом). Магнитный момент П. равен μ_р = (2,7928456 ± 0,0000011) μ_я, где μ_я — ядерный Магнетон. Вместе с Нейтронами П. образуют ядра атомные (См. Ядро атомное) всех химических элементов, при этом число П. в ядре равно атомному номеру данного элемента и, следовательно, определяет место элемента в периодической системе элементов (См. Периодическая система элементов).Свободные П. составляют основную часть первичной компоненты космических лучей (См. Космические лучи).Существует античастица (См. Античастицы) по отношению к П. — Антипротон.

Представление о П. возникло в 1910-х гг. в виде гипотезы о том, что все ядра составлены из ядер атома водорода. В 1919—20 Э. Резерфорд экспериментально наблюдал ядра водорода, выбитые α-частицами из ядер др. элементов; он же в начале 20-х гг. ввёл термин «П.». Трудность, заключающаяся в том, что атомные номера элементов меньше их атомных масс, была окончательно устранена лишь в 1932 открытием нейтрона.

П. является сильно взаимодействующей частицей (адроном) и относится к «тяжёлым» адронам — барионам (См. Барионы);Барионный заряд П. В= + 1. Закон сохранения барионного заряда объясняет стабильность П. — самого лёгкого из барионов. П. участвуют также во всех других видах фундаментальных взаимодействий элементарных частиц — электромагнитном, слабом и гравитационном.

В сильном взаимодействии П. и нейтрон имеют совершенно одинаковые свойства и поэтому рассматриваются как два квантовых состояния одной частицы — нуклона. Возможность объединения адронов в такого рода семейства частиц с общими свойствами — изотонические мультиплеты (см. Изотопическая инвариантность)— учитывается введением квантового числа «изотопический спин»; изотопический спин нуклона I = ¹/₂. Важнейшим примером сильного взаимодействия с участием П. являются ядерные силы, связывающие нуклоны в ядре. Экспериментальное исследование сильного взаимодействия в большой мере основано на опытах по рассеянию П. и мезонов (См. Мезоны) на П., в которых были открыты, в частности, новые сильно взаимодействующие частицы — антипротон, Гипероны,Резонансы. Теоретическое объяснение свойств П. затруднено отсутствием удовлетворительной теории сильного взаимодействия. Общий подход, который даёт лишь качественное объяснение, состоит в предположении, что П. окружен «облаком» виртуальных частиц (См. Виртуальные частицы),которые он непрерывно испускает и поглощает. Сильное взаимодействие П. с др. частицами рассматривается как процесс обмена виртуальными адронами (см. Сильные взаимодействия,Множественные процессы).

Электромагнитные свойства П. неразрывно связаны с его участием в более интенсивном сильном взаимодействии. Примером такой связи является фоторождение мезонов, которое можно рассматривать как выбивание мезонов из облака виртуальных адронов, окружающих П., γ-квантом с энергией порядка 150 Мэв и более. Взаимодействием П. с виртуальными π+-мезонами качественно объясняется большое отличие магнитного момента П. от ядерного магнетона (которому он должен быть равен, если ограничиться только квантовомеханическим описанием на основе Дирака уравнения (См. Дирака уравнение)). В 1950-х гг. в опытах по рассеянию на П. электронов и γ-квантов Р. Хофштадтером и др. (США) было обнаружено пространственное распределение электрического заряда и магнитного момента П., что свидетельствует о наличии внутренней структуры П. Влияние «размазывания» заряда и магнитного момента на взаимодействие П. с электронами учитывается обычно введением электрического и магнитного Формфакторов— множителей, квадраты которых характеризуют уменьшение сечения рассеяния на реальном, физическом П. по сравнению с рассеянием на точечной частице (т. е. на частице с точечным зарядом е и точечным магнитным моментом μ_р). Полученные данные по неупругому рассеянию электронов с энергией до 21 Гэв на П., по-видимому, означают, что в П. существуют точечноподобные рассеивающие центры (т. н. партоны).

Примерами слабого взаимодействия (См. Слабые взаимодействия)с участием П. являются внутриядерные превращения П. в нейтрон и наоборот (Бета-распад ядер и К-захват). В 1953 наблюдался процесс, обратный (β-распаду, — образование нейтрона и позитрона при поглощении свободным П. антинейтрино, что было первым прямым экспериментальным доказательством существования Нейтрино.

Ввиду стабильности П., наличия у него электрического заряда и относительной простоты получения П. ионизацией водорода пучки ускоренных П. являются одним из основных инструментов экспериментальной физики элементарных частиц. Очень часто и мишенью в опытах по соударению частиц также являются П. — свободные (водород) или связанные в ядрах. Крупнейшие ускорители П. — Серпуховский ускоритель на 76 Гэв (СССР) и ускоритель в Батавии на 400 Гэв (США). Максимальная эквивалентная энергия при столкновении П. около 1500 Гэв достигнута в ускорителе со встречными протонными пучками (каждый с энергией 28 Гэв) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, Швейцария). Ускоренные П. используются не только для изучения рассеяния самих П., но также и для получения пучков др. частиц: π- и К-мезонов, антипротонов, мюонов (См. Мюоны). К 1973 получены обнадёживающие результаты по использованию пучков ускоренных П. в медицине (в лучевой терапии (См. Лучевая терапия)).

Лит.: Резерфорд Э., Избр. научные труды, книга 2 — Строение атома и искусственное превращение элементов, пер, с англ., М., 1972; Бейзер А., Основные представления современной физики, пер. с англ., М., 1970; Барчер В. Д., Клайн Д. Б., Рассеяние при высоких энергиях, в сборнике: Элементарные частицы, в. 9, М., 1973; Кендалл Г. В., Паневский В. К. Г., Структура протона и нейтрона, там же; Гольдин Л. Л. [и др.], Применение тяжёлых заряженных частиц высокой энергии в медицине, «Успехи физических наук», 1973, т. 110, в. 1, с. 77—99.

Э. А. Тагиров.

Прото́н («Прото́н»,)

наименование серии сов. тяжёлых исследовательских искусственных спутников Земли (ИСЗ) с научным оборудованием для изучения космических лучей и взаимодействия с веществом частиц сверхвысоких энергий.

«П.-1» запущен 16 июля 1965, «П.-2» — 2 ноября 1965, «П.-3» — 6 июля 1966. Масса каждого «П.» (с оборудованием, размещенным на последней ступени ракеты-носителя (См. Ракета-носитель)) 12,2 т; масса комплекса научной аппаратуры 3,5 т. Их орбиты имели высоту перигея 190 км при высоте апогея около 630 км. В состав научной аппаратуры входил ионизационный калориметр для изучения частиц с энергией до 10¹³ эв.«П.-4» запущен 16 ноября 1968. Оборудован уникальным комплексом научной аппаратуры, позволившей расширить диапазон исследуемых энергий до 10¹⁵ эв.Масса «П.-4» (без последней ступени ракеты-носителя) около 17 т; масса комплекса научной аппаратуры 12,5 т. Орбита «П.-4» имела высоту перигея 255 кмпри высоте апогея 495 км. На ИСЗ серии «П.» изучались энергетический спектр и химический состав частиц первичных космических лучей, интенсивность и энергетический спектр гамма-лучей и электронов галактического происхождения.

Запуски «П.» осуществлялись многоступенчатой мощной ракетой-носителем с многодвигательной установкой. Суммарная максимальная полезная мощность двигательных установок свыше 44 Гвт,или 60 млн. л. с. Ракета-носитель «П.» отличается высокими эксплуатационными и энергетическими характеристиками, в основном определяемыми мощными жидкостными ракетными двигателями, работающими по схеме с дожиганием генераторного газа. Значительное давление в системе двигателей и обеспечение высокой степени полноты сгорания, а также реализации равномерного и равновесного истечения продуктов сгорания из сопел с большой степенью расширения позволили создать мощные малогабаритные двигатели.

1. прото́н;
2. прото́ны;
3. прото́на;
4. прото́нов;
5. прото́ну;
6. прото́нам;
7. прото́н;
8. прото́ны;
9. прото́ном;
10. прото́нами;
11. прото́не;
12. прото́нах.

ПРОТО́Н, -а, муж. (спец.). Элементарная частица, имеющая положительный заряд и входящая в состав всех атомных ядер.

| прил. протонный, -ая, -ое. Протонная радиоактивность.

-а, м. физ.

Элементарная частица вещества, имеющая единичный положительный электрический заряд, являющаяся ядром атома водорода.

[От греч. πρω̃τος — первый]

ПРОТО́Н, протона, муж. (от греч. protos - первый) (физ.). Частица с положительным зарядом, образующая в соединении с электроном атом.

м.

Устойчивая положительно заряженная элементарная частица, входящая в состав всех атомных ядер.

ПРОТОН (от греч. protos - первый) (р) - стабильная элементарная частица со спином 1/2 и массой в 1836 электронных масс (~10-24 г), относящаяся к барионам; ядро легкого изотопа атома водорода (протия). Вместе с нейтронами протоны образуют все атомные ядра.

"ПРОТОН" - 1) искусственный спутник Земли для изучения космического пространства. Максимальная масса "Протона" ок. 17 т. В 1965-68 в СССР запущено 4 "Протона".

2) Многоступенчатая ракета-носитель на жидком топливе. В СССР применялась для запуска космических аппаратов "Венера", "Зонд", "Луна", "Марс", "Салют", "Протон" и др.

ПРОТОН (от греческого protos - первый) (p), стабильная положительно заряженная элементарная частица; ядро атома водорода 1H. Масса 1,7?10-24 г; положительный заряд, равный заряду электрона e. Вместе с нейтронами протоны образуют ядра всех элементов. Число протонов в ядре Z определяет заряд ядра и его место (порядковый номер) в периодической системе химических элементов. Термин "протон" введен английским физиком Э. Резерфордом в 1920-х гг. Возможная нестабильность протона оценивается временем его жизни ~1032 лет.

муж.;
физ. protonм. физ. proton.

proton

m.proton

м физ.

Proton n, pl -tonen

протон м физ. Proton n 1, pl -tonen

м. физ.

proton m

м. физ.

protón m

м. физ.

protone

ПРОТОН

(от греч. protos — первый) (символ р), стабильная элем. частица, ядро атома водорода. Масса П. mр=1,672614(14)
• 10-24 г »1836 mе, где mе— масса эл-на; в энергетич. ед. mp»938,3 МэВ. Электрич. заряд П. положителен: е=4,803242(14)
• 10-10 СГСЭ ед. заряда. Спин П. равен 1/2 (в ед. ћ,), поэтому П. подчиняются Ферми — Дирака статистике. Магн. момент П. равен: mр= 2,792763(30) mя, где mя— яд. магнетон. Вместе с нейтронами П. образуют ат. ядра всех хим. элементов, при этом число П. в ядре равно ат. номеру данного элемента и, следовательно, определяет место элемента в периодич. системе элементов Менделеева. Существует античастица по отношению к П.— антипротон.

К представлению о П. привели создание планетарной модели атома (англ. физик Э. Резерфорд,,1911), открытие изотопов (англ. радиохимик Ф. Содди, англ. физики Дж. Дж. Томсон, Ф. Астон, 1906 — 19), ат. массы к-рых оказались кратными ат. массе водорода, эксперим. наблюдение ядер водорода, выбитых a-частицами из ядер др. элементов (Резерфорд, 1919— 1920). Термин «П.» ввёл Резерфорд в нач. 20-х гг.

П. явл. адроном. Кроме сильного вз-ствия, он также участвует во всех др. фундам. вз-ствиях: эл.-магн., слабом и гравитационном. Он относится к классу барионов; его барионный заряд В=1. Законом сохранения барионного заряда определяется стабильность П.— самого лёгкого из барионов; по эксперим. данным, ср. время жизни П. tр>1030 лет. Модели т. н. «великого объединения» сильного, слабого и эл.-магн. вз-ствий предсказывают нарушение закона сохранения барионного заряда и соотв. стабильности протона с tp=1030—1032 лет.

В сильном вз-ствии П. и нейтрон имеют одинаковые св-ва и рассматриваются как два квант. состояния одной ч-цы — нуклона, к-рому приписывается квант. число изотопич. спин I=1/2 (см. ИЗОТОПИЧЕСКАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ). Важнейший пример сильного вз-ствия с участием П.— яд. силы, связывающие нуклоны в ядре. Общий подход в теор. объяснении св-в П. (напр., в процессах рассеяния) сводится к предположению о том, что П. окружён облаком виртуальных частиц, к-рые он непрерывно испускает и поглощает. Вз-ствие П. с др. ч-цами рассматривается как процесс обмена виртуальными ч-цами. Напр., яд. силы и низкоэнергетич. процессы объясняются в осн. обменом виртуальным p-мезоном между нуклонами. Эксперим. данные по рассеянию ч-ц высоких энергий (сотни МэВ и выше) объясняются участием в виртуальных процессах наряду с p-мезонами др. адронов и образованием при определённых условиях резонансов в промежуточных состояниях.

Эл.-магн. св-ва П. неразрывно связаны с его участием в сильном вз-ствии. Пример этой связи — фоторождение мезонов, к-рое можно рассматривать как выбивание мезонов из облака виртуальных адронов, окружающих П., g-квантом (с энергией?150 МэВ). Вз-ствием П. с виртуальными p-мезонами качественно объясняется большое отличие магн. момента П. от яд. магнетона. Исследования рассеяния эл-нов и g-квантов на П. позволили обнаружить пространств. распределение электрич. заряда и магн. момента П. (амер. физик Р. Хофстедтер и др., 1957) и электрич. и магн. поляризуемостей П. (В. И. Гольданский и др., 1960) и т. о. получить свидетельство о наличии внутр. структуры П. Отличие эл.-магн. св-в П. от св-в точечной заряж. ч-цы описывается введением формфактора.

Примерами слабого вз-ствия с участием П. явл. внутриядерные превращения П. в нейтрон и наоборот, проявляющиеся в виде бета-распада ядер и электронного захвата.

Совр. объяснение структуры П. основано на кварковой модели адронов, согласно к-рой Н. состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, связанных обменом др. гипотетич. ч-цами — глюонами (см. КВАРКИ, КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА, ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ). Эксперим. данные по процессам с большой передачей импульса, напр. по глубоко неупругому процессу рассеяния эл-нов на П., свидетельствуют о существовании внутри П. точечноподобных рассеивающих центров — партонов. С точки зрения кварковой модели, партонами явл. кварки.

Ввиду стабильности П., наличия у него электрич. заряда и относит. простоты получения (ионизацией водорода) пучки ускоренных П. явл. одним из осн. инструментов эксперим. физики элем. ч-ц. Очень часто и мишенью в опытах по соударению ч-ц также явл. П.— свободные (водород) или связанные в ядрах. П. высокой энергии получают на ускорителях. Ускоренные П. используются не только для изучения рассеяния самих П., но также и для получения пучков ч-ц: я- и К-мезонов, антипротонов, мюонов. Пучки ускоренных П. используются в лучевой терапии.

ПРОТОН (обозначение ), стабильная ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА с положительным зарядом, равным по модулю негативному заряду ЭЛЕКТРОНА. Протон образует ЯДРО самого легкого изотопа ВОДОРОДА (протия). Вместе с нейтронами протоны образуют ядра всех других химических элементов. Также как и нейтрон, каждый протон состоит из трех КВАРКОВ. Протон является барионом со спином 1/2 и массой, в 1836,12 раза превышающей массу электрона. Число протонов в ядре химического элемента равно его АТОМНОМУ НОМЕРУ. Протоны также встречаются в первичном КОСМИЧЕСКОМ ИЗЛУЧЕНИИ. Лучи высокоскоростных протонов, порождаемые в УСКОРИТЕЛЯХ частиц, используются для изучения ядерных реакций. Протон был открыт в 1919 г. Эрнестом Резерфордом в результате исследования распада ядра. Античастица протона, антипротон, была открыта в 1955 г. см. также АНТИВЕЩЕСТВО.

(от греч. protos- первый), стабильная элементарная частица, входящая в состав всех ядер атомов хим. элементов; ядро атома самого легкого изотопа водорода ¹ Н (протия). Обозначается р. Масса П. m_p = 1,6726485(86)x x10^-27 кг; в атомных единицах массы (а. е. м.) 1,007276470(11); в энергетич. единицах ~938,3 МэВ. Масса П. в ~ 1836 раз больше массы покоя электрона и немного меньше массы m_n нейтрона: m_n Ч m_p = 1,29344 МэВ. Элект-рич. заряд П. положителен, по абс. величине он равен заряду электрона 1,6021892 (46)

ПРОТО́Н -а; м. [от греч. prōtos - первый] Физ. Элементарная частица вещества, имеющая положительный электрический заряд и входящая в состав атомного ядра.

◁ Прото́нный, -ая, -ое. П-ая радиоактивность. П. микроскоп (в котором при работе используется поток протонов).

* * *

(от греч. prōtos — первый) (р), стабильная элементарная частица со спином ¹/₂ и массой около 1836 электронных масс (прото́н10^–24 г), относящаяся к барионам; ядро лёгкого изотопа атома водорода (протия). Вместе с нейтронами протоны образуют все атомные ядра.

- 1) наименование серии сов. тяжёлых исследоват. ИСЗ с науч. оборудованием для изучения космич. лучей и взаимодействия с в-вом частиц сверхвысоких энергий. "П.-1" - "П.-З" запущены в 1965 - 1966. Масса каждого "П." 12,2 т, масса науч. аппаратуры 3,5 т. "П.-4" (см. рис.) запущен в 1968. Масса ~17 т, масса науч. аппаратуры 12,5 т. Полёты ИСЗ "П." открыли новое направление в развитии экспериментальной и теоретич. астрофизики и физики элементарных частиц. Запуски осуществлялись 2- и 3-ступенчатыми РН "Протон".

2) Наименование сов. 2 - 4-ступенчатой РН (см. рис.). Эксплуатируется с 1965. "П." выполнена по схеме тандем - с поперечным делением ступеней. На всех ступенях РН установлены высокоэкономичные малогабаритные однокамерные ЖРД. Топливо двухкомпонентное (окислитель - тетраоксид азота, горючее несимметричный диметилгидразин). На 1-й ступени установлено 6 ЖРД (с общей тягой ~ 9 МН), на 2-й - 4 ЖРД с тягой каждого ~ 0,6 МН, на 3-й - один такой же ЖРД и рулевой ЖРД тягой ~ 30 кН. Общая дл. (без полезного груза) 44,3 м. Макс. поперечный размер 7,4 м, масса полезного груза, выводимого на околоземную орбиту, ~ 20 т. РН "П." использовалась для запуска орбит. станций "Салют" и "Мир". С помощью РН "П." с дополнит. 4-й ступенью тягой 83 кН выводились в космос КА "Зонд-4" - "Зонд-8", "Луна-15" - "Луна-24", "Венера-9" - "Венера-16", "Марс-2" - "Марс-7", "Радуга", "Экран", "Горизонт", нек-рые ИСЗ серии "Космос".

ИСЗ "Протон-4" (общий вид и разрез): 1 - панель солнечной батареи; 2 - датчики магнитной индикации; 3 - исполнительные органы системы демпфирования; 4 - контейнер с химическими батареями; 5 - панель с аппаратурой автоматики и управления; 6 - радиатор; 7 - датчик солнечной индикации; 8 - приборный контейнер; 9 - комплект научной аппаратуры

Ракета-носитель "Протон"

(от греч. protos - первый) - стабильная элементарная частица с единичным положит. элементарным электрическим зарядом, массой покоя m_р = (1,672 6231 ± 0,000 0010)*10^-27кг. спином, равным 1/2 и магнитным моментом n = (2,792 847 386 ± 0.000 000 063)n_N, где n_N - ядерный магнетон. П. вместе с нейтронами образуют ядра атомов всех хим. элементов. Число П. в ядре определяет его заряд и место хим. элемента в периодич. системе элементов Менделеева. П. являются осн. компонентом первичных космических лучей. Античастица по отношению к П. - антипротон - отличается от П. знаками электрич. заряда и магнитного момента.

ПРОТОН — самая стабильная из немногих стабильных элементарных частиц (период полураспада более 10³⁰ лет) входящая (наряду с нейтроном (см.)) в состав всех ядер атомов хим. элементов. Число П. в атомном ядре определяет заряд ядра и место соответствующего элемента в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева. П. несёт одинаковый с электроном (см.) элементарный электрический заряд, но противоположный по знаку, его масса в 1836 раз больше массы электрона и равна 1,672∙10^-24 г. Наиболее лёгкое ядро — ядро изотопа водорода (протия) — представляет собой один протон, его обозначают р⁺, или Н. П. имеет спин V₂ (см. фермионы); состоит из трёх кварков (см.). В сильном взаимодействии имеет одинаковые свойства с нейтроном (см.), с которым взаимодействует с помощью обмена виртуальными пионами (см.). П. превращается в нейтрон в результате β-распада (см.), обусловленного слабым взаимодействием. П. — одна из основных элементарных частиц в экспериментальной физике; он часто является мишенью в опытах по соударению частиц в ускорителях (см.).