Протон. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Протон (от греч. protos - первый) (символ р)- стабильная элементарная частица, ядро атома водорода. Масса m_р = 1,672614(14)·10^-24 г

1836 m_е, где m_е - масса электрона; в энергетич. единицах nip

939,3 МэВ. Электрич. заряд протона положителен: е = 4,803242(14)·10^-10 СГСЭ единиц заряда. Спин протона равен

, поэтому протоны подчиняются Ферми - Дирака статистике. Магнитный момент протона m_p = 2,792763(30)m_я, где m_Я - ядерный магнетон. Вместе с нейтронами протоны образуют атомные ядра всех хим. элементов, при этом число протонов в ядре равно атомному номеру данного элемента и, следовательно, определяет место элемента в периодич. системе элементов Менделеева. Существует античастица по отношению к протону - антипротон.

К представлению о протоне привели создание планетарной модели атома [Э. Резерфорд (Е. Rutherford), 1911]; открытие изотопов [Ф. Содди (F. Soddy), Дж. Дж.Томсон (J. J. Thomson), F. Астон (F. Aston), 1906-19], атомные массы к-рых оказались кратными атомной массе водорода; эксперим. наблюдение ядер водорода, выбитых a-частицами из ядер др. элементов (Резерфорд, 1919-20). Термин "протон" ввёл Резерфорд в нач. 20-х гг.

Протон является адроном. Кроме сильного взаимодействия он также участвует во всех др. фундам. взаимодействиях: электромагнитном, слабом и гравитационном. Протон относится к классу барионов; его барионное число В = 1. Законом сохранения барионного числа определяется стабильность протона - самого лёгкого из ба-рионов. По геохим. данным, время жизни протона

> 1,6·10^25d лет, а по данным эксперим. исследований конкретных мод распада протона,

> 10³¹ лет. Модели т. н. великого объединения сильного, слабого и эл--магн. взаимодействий предсказывают нарушение закона сохранения барионного числа и соответственно стабильности протона с

, зависящим от детальной структуры модели и лежащим в диапазоне времён 10³⁰-10⁶⁰ лет. В сильном взаимодействии протон и нейтрон имеют одинаковые свойства и рассматриваются как два зарядовых состояния одной частицы - нуклона, к-рому приписывается квантовое число изотопический спин I =(см. Изотопическая инвариантность ).Важнейшее проявление сильного взаимодействия с участием протона - ядерные силы, связывающие нуклоны в ядре. При теоретическом описании сильного взаимодействия протонов плодотворным оказался подход, основанный на предположении о том, что протон окружён облаком виртуальных частиц, к-рые он непрерывно испускает и поглощает. Взаимодействие протона с др. частицами рассматривается как процесс обмена виртуальными частицами. Напр., ядерные силы и низкоэнергетич. процессы объясняются в основном обменом виртуальным пионом между нуклонами. Эксперим. данные по рассеянию протонов и нейтронов более высоких энергий объясняются участием в виртуальных процессах наряду с отд. пионами групп пионов, а также разл. мезонных резонансов.

Эл--магн. свойства протона неразрывно связаны с наличием вокруг него облака виртуальных адронов. Именно взаимодействием g-кванта с виртуальными пионами качественно объясняется большое отличие магнитного момента протона от ядерного магнетона. Исследования рассеяния электронов и g-квантов на протон позволили найти пространственное распределение электрического заряда и магнитного момента протона - его формфактор [Р. Хофштадтер (R. Hofstadter) и др., 1957], а также обнаружить электрич. и магн. поляризуемости протона (В. И. Гольданский и др., 1960), т. е. получить эксперим. доказательство существования внутр. структуры протона Таким образом, протон не является точечной частицей; его среднеквадратичный радиус равен 0,8 Ф.

Примерами слабого взаимодействия с участием протона являются внутриядерные превращения протона в нейтрон и, наоборот, проявляющиеся в виде бета-распада ядер и электронного захвата.

Совр. трактовка структуры протона основана на квар-ковои модели адронов. согласно к-рой протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, удерживаемых силами, связанными с обменом др. гипотетич. частицами - глюонами (см. Кварки, Квантовая хромодинамика). Кварки, в свою очередь, окружены облаком виртуальных глюонов и кварк-антикварковых пар. Эксперим. данные по процессам с большой передачей импульса, напр. по глубоко неупругому процессу рассеяния электронов на протонах, свидетельствуют о существовании внутри протона точечноподобных рассеивающих центров - порто-нов. С точки зрения кварковой модели, партонами являются кварки.

Ввиду стабильности протона, наличия у него электрич, заряда и относит. простоты получения (ионизацией водорода) пучки ускоренных протонов являются одним из осн. инструментов эксперим. физики элементарных частиц. · Очень часто мишенью в опытах по соударению частиц также являются протоны - свободные (водород) или связанные в ядрах. Протоны высокой энергии получают на ускорителях. Ускоренные протоны используются не только для изучения рассеяния самих протонов, но также и для получения пучков частиц: p- и К-мезонов, антипротонов, мюонов. Пучки ускоренных протонов применяются в лучевой терапии.

Литература по протонам

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.