Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Протон

   
 

Протон (від грец. Protos - перший; символ р), стабільна елементарна частинка, ядро ??атома водню. П. має масу mp = (1,6726485? 0,0000086) ? 10 -24 г ( mp "1836 me " 938,3 МеВ / с 2 де me - маса електрона, с - швидкість світла) і позитивний електричний заряд е = (4,803242? 0,000014) ? 10 - 10 одиниць заряду в системі СГС. Спін П. дорівнює 1/2 (в одиницях Планка постійної ), і як частка з напівцілим спіном П. підпорядковується Фермі - Дірака статистикою (є ферміоном). Магнітний момент П. дорівнює m р = (2,7928456? 0,0000011) m я, де m я - ядерний магнетон . Разом з нейтронами П. утворюють ядра атомні всіх хімічних елементів, при цьому число П. в ядрі дорівнює атомному номеру даного елементу і, отже, визначає місце елемента в періодичній системі елементів . Вільні П. складають основну частину первинної компоненти космічних променів . Існує античастка по відношенню до П. - Антипротон .

Уявлення про П. виникло в 1910-х рр.. у вигляді гіпотези про те, що всі ядра складені з ядер атома водню. У 1919-20 Е. Резерфорд експериментально спостерігав ядра водню, вибиті a-частками з ядер ін елементів; він же на початку 20-х рр.. ввів термін «П.». Труднощі, що полягає в тому, що атомні номери елементів менше їх атомних мас, була остаточно усунена лише в 1932 відкриттям нейтрона.

П. є сильно взаємодіючих частинок (адроном) і відноситься до "важким" адронів - баріонів ; баріонів заряд П. В = + 1. Закон збереження баріонів заряду пояснює стабільність П. - найлегшого з баріонів. П. беруть участь також у всіх інших видах фундаментальних взаємодій елементарних частинок - електромагнітному, слабкому і гравітаційному.

У сильній взаємодії П. і нейтрон мають абсолютно однакові властивості і тому розглядаються як два квантових стану однієї частинки - нуклона. Можливість об'єднання адронів в такого роду сімейства часток із загальними властивостями - ізотонічні мультіплети (див. Ізотопічна інваріантність ) - враховується введенням квантового числа "ізотопічний спин"; ізотопічний спін нуклона I = 1/2. Найважливішим прикладом сильної взаємодії за участю П. є ядерні сили, що зв'язують нуклони в ядрі. Експериментальне дослідження сильної взаємодії великою мірою засноване на дослідах з розсіювання П. і мезонів на П., в яких були відкриті, зокрема, нові сильно взаємодіючі частинки - Антипротон, гіперони , резонанси . Теоретичне пояснення властивостей П. утруднене відсутністю задовільної теорії сильної взаємодії. Загальний підхід, який дає лише якісне пояснення, полягає в припущенні, що П. оточений "хмарою" віртуальних часток , які він безперервно випускає і поглинає. Сильна взаємодія П. з ін частками розглядається як процес обміну віртуальними адронами (див. Сильні взаємодії , Множинні процеси ).

Електромагнітні властивості П. нерозривно пов'язані з його участю в інтенсивнішому сильній взаємодії. Прикладом такого зв'язку є фотонародження мезонів, яке можна розглядати як вибивання мезонів з хмари віртуальних адронів, що оточують П., g-квантом з енергією порядку 150 МеВ і більше. Взаємодією П. з віртуальними p + -мезонами якісно пояснюється велика відмінність магнітного моменту П. від ядерного магнетона (якому він повинен бути рівний, якщо обмежитися тільки квантовомеханічним описом на основі Дірака рівняння ). В 1950-х рр.. в дослідах з розсіювання на П. електронів і g-квантів Р. Хофштадтера та ін (США) було виявлено просторовий розподіл електричного заряду і магнітного моменту П., що свідчить про наявність внутрішньої структури П. Вплив "розмазування" заряду і магнітного моменту на взаємодію П. з електронами враховується зазвичай введенням електричного і магнітного формфакторів - множників, квадрати яких характеризують зменшення перетину розсіяння на реальному, фізичному П. в порівнянні з розсіюванням на точкової частці (тобто на частці з точковим зарядом е і точковим магнітним моментом m р). Отримані дані по непружному розсіювання електронів з енергією до 21 Гев на П., мабуть, означають, що в П. існують точечноподобние розсіюють центри (т. н. Партон).

Прикладами слабкої взаємодії за участю П. є внутрішньоядерні перетворення П. на нейтрон і навпаки ( бета-розпад ядер і К-захват ). У 1953 спостерігався процес, зворотний (b-розпаду, - утворення нейтрона і позитрона при поглинанні вільним П. антинейтрино, що було першим прямим експериментальним доказом існування нейтрино .

Зважаючи стабільності П., наявності у нього електричного заряду і відносної простоти отримання П. іонізацією водню пучки прискорених П. є одним з основних інструментів експериментальної фізики елементарних частинок. Дуже часто і мішенню в дослідах по зіткненню часток також є П. - вільні (водень) або пов'язані в ядрах. Найбільші прискорювачі П. - Серпуховський прискорювач на 76 Гев (СРСР) і прискорювач в Батавії на 400 Гев (США). Максимальна еквівалентна енергія при зіткненні П. близько 1500 Гев досягнута в прискорювачі із зустрічними протонними пучками (кожен з енергією 28 Гев ) в Європейському центрі ядерних досліджень (ЦЕРН, Швейцарія). Прискорені П. використовуються не тільки для вивчення розсіювання самих П., але також і для отримання пучків ін частинок: p - і К-мезонів, антипротонів, мюонів . До 1973 отримані обнадійливі результати по використанню пучків прискорених П. в медицині (у променевої терапії ).

© Літ.: Резерфорд Е., Ізбр. наукові праці, книга 2 - Будова атома і штучне перетворення елементів, пер, з англ., М., 1972; Бейзер А., Основні уявлення сучасної фізики, пров. з англ., М., 1970; Барчер В. Д., Клайн Д. Б ., Розсіяння при високих енергіях, в збірці: Елементарні частинки, в. 9, М., 1973; Кендалл Г. В., Паневскій В. К. Г., Структура протона і нейтрона, там же; Гольдін Л. Л. [ та ін], Застосування важких заряджених частинок високої енергії в медицині, «Успіхи фізичних наук", 1973, т. 110, ст. 1, с. 77-99.

© Е. А. Тагіров.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua