БСЭ - Большая Советская энциклопедия (Пр)

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 a-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 ; 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 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 , 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., g-квантом с энергией порядка 150 Мэв и более. Взаимодействием П. с виртуальными p+-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 ). В 1950-х гг. в опытах по рассеянию на П. электронов и g-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 m 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 с участием П. являются внутриядерные превращения П. в нейтрон и наоборот ( бета-распад ядер и К-захват ). В 1953 наблюдался процесс, обратный (b-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: p - и К-мезонов, антипротонов, мюонов . К 1973 получены обнадёживающие результаты по использованию пучков ускоренных П. в медицине (в лучевой терапии ).

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.

Протоне'ма(от прото... и греч. nema — нить), предросток, часть гаметофита , развивающаяся у мхов из спор (первичная П.) или ризоидов, стеблей, листьев (вторичная П.). У лиственных мхов П. имеет вид ветвистых зелёных нитей, у печёночных и сфагновых мхов развита слабо и имеет вид пластинок. На П. возникают почки, развивающиеся далее в олиственные побеги мха, несущие антеридии и архегонии (гаметофоры). Обычно П. рано отмирает, но иногда (например, у зелёного мха Buxbaumia) сохраняется в течение всей жизни мха.

Протонеоли'т(от прото... и неолит ), название переходного периода от палеолита к неолиту, характеризующегося развитым собирательством дикорастущих растений и зарождением подшлифовки каменных орудий. Соответствует позднему мезолиту , частично — самому раннему неолиту. Ныне малоупотребительный термин.

Протонефри'дии(от прото... и нефридии ), органы выделения у большинства плоских и первичнополостных червей, немертин, некоторых кольчатых червей и у ланцетника, а также у трохофорных личинок, личинок форонид и некоторых моллюсков. П. — система простых или ветвящихся канальцев эктодермального происхождения, залегающих в паренхиме или в полости тела животного. Канальцы впадают в главный канал, открывающийся наружу 1—2 или несколькими порами. У сосальщиков и коловраток П. открываются в мочевой пузырёк, у скребней и приапулид — в половые протоки. На внутренних концах канальцев расположены снабженные жгутами клетки, называют терминальными или циртоцитами. Их длинные жгуты глубоко вдаются в полость канальца, где своим биением вызывают постоянный ток жидкости (окружающей терминальную клетку) через тончайшие щели в стенках начальной части канальца и далее по каналам к выводному отверстию. П. некоторых многощетинковых червей, личинок, а также ланцетника имеют на внутреннем конце неветвящегося канала пучок многочисленных колбовидных терминальных клеток — соленоцитов . См. также Выделительная система .