Частица протон: Протон — это… Что такое Протон?

ПРОТОН — это… Что такое 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 nip939,3 МэВ. Электрич. заряд П. положителен: е = 4,803242(14)·10^-10 СГСЭ единиц заряда. Спин П. равен , поэтому П. подчиняются Ферми— Дирака статистике. Магн. момент П. m_p = 2,792763(30)m _я, где m _Я — ядерный магнетон. Вместе с нейтронами П. образуют атомные ядра всех хим. элементов, при этом число П. в ядре равно атомному 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 [Э. Резерфорд (Е. Rutherford), 1911]; открытие изотопов [Ф. Содди (F. Soddy), Дж. Дж. Резерфорд, 1919-20). Термин «П.» ввёл Резерфорд в нач. 20-х гг.

П. является адроном. Кроме сильного взаимодействия он также участвует во всех др. фундам. взаимодействиях: электромагнитном, слабом и гравитационном. П. относится к классу барионов; его барионное число В =1. Законом сохранения барионного числа определяется стабильность П.- самого лёгкого из ба-рионов. По геохим. данным, время жизни П. > 1,6·10^25d лет, а по данным эксперим. исследований конкретных мод распада П.,> 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 П. 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 П.- ядерные силы, связывающие нуклоны в ядре. При теоретич. описании сильного взаимодействия П. плодотворным оказался подход, основанный на предположении о том, что П. окружён облаком виртуальных частиц, к-рые он непрерывно испускает и поглощает. Взаимодействие П. 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 П. и нейтронов более высоких энергий объясняются участием в виртуальных процессах наряду с отд. пионами групп пионов, а также разл. мезонных резонансов.

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

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

Совр. трактовка структуры П. основана на квар-ковои модели адронов. согласно к-рой П. 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 бол

Протон — Карта знаний

• Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2 и положительный электрический заряд +1 e. Стабилен.

  Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами. В частности, реакции pp-цикла, который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.

  В физике протон обозначается p (или p+). Химическое обозначение протона (рассматриваемого в качестве положительного иона водорода) — H+, астрофизическое — HII.

Источник: Википедия

Связанные понятия

А́том (от др. -греч. ἄτομος «неделимый, неразрезаемый») — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Нейтро́н (от лат. neuter — ни тот, ни другой) — тяжёлая элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрон является фермионом и принадлежит к классу барионов. Нейтроны и протоны являются двумя главными компонентами атомных ядер; общее название для протонов и нейтронов — нуклоны.

Я́дерная фи́зика — раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).

Электро́н (от др.-греч. ἤλεκτρον — янтарь) — стабильная отрицательно заряженная элементарная частица. Считается фундаментальной (не имеющей, насколько это известно, составных частей) и является одной из основных структурных единиц вещества. Классифицируется как фермион (обладает спином, равным ½) и как лептон. Единственный (наравне со своей античастицей — позитроном) из известных заряженных лептонов, являющийся стабильным. Электроны образуют электронные оболочки атомов, строение которых определяет…

Бе́та-распа́д (β-распад) — тип радиоактивного распада, обусловленный слабым взаимодействием и изменяющий заряд ядра на единицу без изменения массового числа. При этом распаде ядро излучает бета-частицу (электрон или позитрон), а также нейтральную частицу с полуцелым спином (электронное антинейтрино или электронное нейтрино)

Упоминания в литературе

Атомное ядро окружают легкие элементарные частицы, отрицательно заряженные электроны; в первом приближении можно считать, что они вращаются вокруг ядра по близким и более удаленным орбитам, подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Заряд электрона отрицательный и равный по абсолютной величине заряду протона; электронов в атоме столько же, сколько протонов, и поэтому атом в целом электронейтрален. На сегодняшний день нам известно чуть более сотни различных элементов, от водорода до радиоактивных менделевия, нобелия и лоуренсия, и все они представлены в Периодической таблице.

Протоны и электроны несут электрические заряды противоположных знаков – мы называем их положительными и отрицательными. Эти заряды становятся важными, когда элементы составляют химические соединения. Основными проводниками взаимодействий являются электроны. Нейтроны в атомах связаны в ядре с протонами. В отличие от протонов, они не имеют заряда и не участвуют в химических реакциях.

• α-излучение – поток положительно заряженных частиц. При распаде тяжелых ядер, например урана или радия, испускаются α-частицы – ядра гелия, состоящие из двух протонов и четырех нейтронов, т. е. несут два положительных электрических заряда (42Не). Бывают и другие виды радиоактивных превращений. При этом важно, что соответствующий радионуклид преобразуется в изотоп другого химического элемента, испуская частицу, а часто и избыток энергии в виде γ-кванта; α-частицы движутся со скоростью 14–20 тыс. км/с в веществе прямолинейно, вызывая при этом ионизацию всех атомов на своем пути. Они обладают высокой ионизирующей способностью, т. е. на 1 см пробега образуют от 30 до 100 тыс. пар ионов. Пробег в воздухе составляет около 10 см, в биологической среде (вода, ткань) – до 0,1 мм.

Так было получено свидетельство существования элементов, из которых построены атомные ядра. Они вели себя в точности как атом водорода, лишенный своего электрона. Резерфорд открыл протон. Атомные ядра оказались построены путем соединения нескольких протонов. Единственное затруднение состояло в том, что электрический заряд не сходился. К примеру, масса ядра гелия в 4 раза больше массы атома водорода, а его заряд больше всего вдвое. Возможно, в ядрах существуют электроны, связанные с протонами и уравновешивающие их заряд. Но физические принципы, которые были разработаны для объяснения поведения этих частиц, исключали столь близкое существование электронов и протонов, так что такой ответ не подходил.

Оказалось, что ядра всех элементов, кроме водорода, состоят из протонов и нейтронов[7]. И только ядро водорода, элемента, лежащего в основе всего материального мира, представляет собой один протон, который имеет положительный электрический заряд, равный по величине электрону +1.

Связанные понятия (продолжение)

Антиге́лий — антивещество, аналогичное гелию, с заменой всех элементарных частиц на античастицы. Иными словами, атом антигелия содержит в своём ядре два антипротона, его ядро имеет зарядовое число Z = −2. Поскольку существует два стабильных изотопа обычного гелия, различающихся числом нейтронов (гелий-3 и гелий-4), то должны существовать два стабильных изотопа антигелия, различающиеся количеством антинейтронов: антигелий-3 (3He, содержит один антинейтрон и два антипротона) и антигелий-4 (4He, содержит…

Нейтро́нная фи́зика — раздел физики элементарных частиц, занимающийся исследованием нейтронов, их свойств и структуры (времени жизни, магнитного момента и др.), методов получения, а также возможностями использования в прикладных и научно-исследовательских целях.

Ио́н (др.-греч. ἰόν «идущее») — частица, в которой общее число протонов не равно общему числу электронов. Ион, в котором общее число протонов больше общего числа электронов, имеет положительный заряд и называется катионом. Ион, в котором общее число протонов меньше общего числа электронов, имеет отрицательный заряд и называется анионом.

Квантовая химия — это направление химии, рассматривающее строение и свойства химических соединений, реакционную способность, кинетику и механизм химических реакций на основе квантовой механики. Разделами квантовой химии являются: квантовая теория строения молекул, квантовая теория химических связей и межмолекулярных взаимодействий, квантовая теория химических реакций и реакционной способности и др. Квантовая химия находится на стыке химии и квантовой физики (квантовой механики). Она занимается рассмотрением…

Взаимодействие нейтронов с веществом — физические процессы, происходящие при попадании нейтронов различных энергий в вещество. Среди различных типов взаимодействия нейтронов с веществом наиболее характерны ионизация, упругое и неупругое рассеяние и ядерные реакции.

Атом водорода — физико-химическая система, состоящая из атомного ядра, несущего элементарный положительный электрический заряд, и электрона, несущего элементарный отрицательный электрический заряд. В состав атомного ядра как правило входит протон или протон с одним или несколькими нейтронами, образуя изотопы водорода. Электрон преимущественно находится в тонком концентрическом шаровом слое вокруг атомного ядра, образуя электронную оболочку атома. Наиболее вероятный радиус электронной оболочки атома…

Внутренняя конве́рсия (от лат. conversio — обращение, вращение, превращение, изменение) — физическое явление, заключающееся в том, что переход атомного ядра из возбуждённого изомерного состояния в состояние с меньшей энергией (или основное состояние) осуществляется путём передачи высвобождаемой при переходе энергии непосредственно одному из электронов этого атома. Таким образом, в результате этого явления испускается не γ-квант, а так называемый конверсионный электрон, кинетическая энергия которого…

Прото́ний — связанная квантовомеханическая система (экзотический атом), состоящая из протона и антипротона.

Мюо́н (от греческой буквы μ, использующейся для обозначения) в стандартной модели физики элементарных частиц — неустойчивая элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом и спином 1⁄2. Вместе с электроном, тау-лептоном и нейтрино классифицируется как часть лептонного семейства фермионов. Так же как они, мюон, по-видимому, бесструктурен и не состоит из каких-то более мелких частиц. Как и все фундаментальные фермионы, мюон имеет античастицу с квантовыми числами (в том числе зарядом) противоположного…

Исто́чник нейтро́нов — любое устройство, излучающее нейтроны, независимо от механизма их генерации. Нейтронные источники используются в физике, технике, медицине, ядерном оружии, разведке нефти, биологии, химии и ядерной энергетике.

Радиоакти́вный распа́д (от лат. radius «луч» и āctīvus «действенный», через фр. radioactif, букв. — «радиоактивность») — спонтанное изменение состава (заряда Z, массового числа A) или внутреннего строения нестабильных атомных ядер (нуклидов) путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и/или ядерных фрагментов. Процесс радиоактивного распада также называют радиоакти́вностью, а соответствующие нуклиды — радиоактивными (радионуклидами). Радиоактивными называют также вещества, содержащие радиоактивные…

Позитро́ний — связанная квантовомеханическая система (экзотический атом), состоящая из электрона и позитрона. В зависимости от взаимного направления спинов электрона и позитрона различают ортопозитроний (спины сонаправлены, суммарный спин S = 1) и парапозитроний (спины противоположно направлены, суммарный спин S = 0). Позитроний, как и атом водорода, представляет собой систему двух тел, и его поведение и свойства точно описываются в квантовой механике. Он был впервые экспериментально идентифицирован…

Моле́кула водоро́да — простейшая молекула, состоящая из двух атомов водорода. В её состав входят два ядра атомов водорода и два электрона. Вследствие взаимодействия между электронами и ядрами образуется ковалентная химическая связь. Кроме основной изотопной модификации h3, существуют разновидности, в которых один или оба атома протия заменены другими изотопами водорода — дейтерием или тритием: HD, HT, D2, DT, T2. Симметричность или несимметричность молекулы имеет значение при её вращении.

Позитро́н (от англ. positive «положительный» + electron «электрон») — античастица электрона. Относится к антивеществу, имеет электрический заряд +1, спин 1/2, лептонный заряд −1 и массу, равную массе электрона. При аннигиляции позитрона с электроном их масса превращается в энергию в форме двух (и гораздо реже — трёх и более) гамма-квантов.

Нейтро́нный захва́т — вид ядерной реакции, в которой ядро атома соединяется с нейтроном и образует более тяжёлое ядро…

Ядерная энергия (атомная энергия) — энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях и радиоактивном распаде.

Иониза́ция по́лем (также полевая ионизация или автоионизация) — процесс ионизации атома, молекулы или иона во внешнем электрическом поле.

Дейтро́н (дейто́н) — ядро изотопа водорода — дейтерия — с массовым числом A=2. Обозначается 2H, D или d.

Иониза́ция — эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул.

Я́дерная реа́кция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, который может сопровождаться изменением состава и строения ядра. Последствием взаимодействия может стать деление ядра, испускание элементарных частиц или фотонов. Кинетическая энергия вновь образованных частиц может быть гораздо выше первоначальной, при этом говорят о выделении энергии ядерной реакцией.

Нейтрониза́ция — процесс захвата электронов ядрами при высоких плотностях в недрах звёзд на завершающих этапах их эволюции. Нейтронизация играет ключевую роль в образовании нейтронных звёзд и вспышках сверхновых.

Спектр нейтронов — функция, описывающая распределение нейтронов по энергии. В реакторной технике и ядерной физике, выделяют несколько областей спектра энергии нейтронов…

Физика гиперядер — раздел физики на стыке ядерной физики и физики элементарных частиц, в котором предметом исследования выступают ядроподобные системы, содержащие кроме протонов и нейтронов другие элементарные частицы — гипероны. Также можно сказать, что предметом исследований физики гиперядер является взаимодействие низкоэнергетичных гиперонов и атомных ядер.

Одноэлектронная химическая связь — это простейшая химическая связь, обуславливающая существование молекулярных соединений посредством кулоновского удерживания двух атомных ядер одним электроном. Главные отличительные черты одноэлектронной химической связи — это понижение полной энергии молекулярной системы по сравнению с энергией изолированных атомов и атомных фрагментов, из которых она образована, а также существенное перераспределение электронной плотности в области одноэлектронной химической связи…

Протон-протонный цикл — совокупность термоядерных реакций, в ходе которых водород превращается в гелий в звёздах, находящихся на главной звездной последовательности; основная альтернатива CNO-циклу. Протон-протонный цикл доминирует в звёздах с массой порядка массы Солнца или меньше, на него приходится до 98% выделяемой энергии.

Лантаноидное сжатие (f-сжатие) — химический термин, используемый для описания явления уменьшения ионных радиусов химических элементов, входящих в группу лантаноидов (атомный номер 58—71), которое приводит к меньшим, по сравнению с ожидаемыми, величинам ионных радиусов последующих элементов, начиная с 72 (гафний). Этот термин ввёл в употребление норвежский геохимик Виктор Гольдшмидт в своей известной серии работ «Геохимия элементов» («Geochemische Verteilungsgesetze Der Elemente»).

Сла́бое взаимоде́йствие — фундаментальное взаимодействие, ответственное, в частности, за процессы бета-распада атомных ядер и слабые распады элементарных частиц, а также нарушения законов сохранения пространственной и комбинированной чётности в них. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые для ядерной физики и физики высоких энергий (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее четвёртого…

Мюо́ний — водородоподобный экзотический атом, в качестве ядра которого выступает положительный мюон μ+. Электронное облако мюония состоит из одного электрона. Приведённая масса мюония и его радиус первой боровской орбиты близки к соответствующим величинам для атома водорода. Поэтому химически мюоний ведёт себя подобно атомарному водороду и может рассматриваться как его сверхлёгкий изотоп; однако время жизни этого атома очень мало (мюон нестабилен и распадается в среднем за 2,2 мкс). Химический символ…

Эффе́кт Оже́ (оже́-эффе́кт) — вылет электрона атомной оболочки вследствие безызлучательного перехода в атоме при снятии возбуждения, возникшего в результате образования по какой-либо причине на одной из внутренних оболочек вакансии. Вакансия может возникнуть при выбивании другого электрона рентгеновским или гамма-излучением, электронным ударом, а также в результате ядерных процессов — внутренней конверсии при переходе между уровнями ядра либо захвата электрона ядром (одного из видов бета-распада…

Ядерные технологии — совокупность инженерных решений, позволяющих использовать ядерные реакции или ионизирующее излучение. Наиболее известные сферы применения ядерных технологий ядерная энергетика, ядерная медицина, ядерное оружие.

Аннигиля́ция (лат. annihilatio — уничтожение, полное уничтожение, отмена) — реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных.

Тепловые нейтроны или медленные нейтроны — свободные нейтроны, кинетическая энергия которых близка к средней энергии теплового движения молекул газа при комнатной температуре (примерно 0,025 эВ).

Двойно́й электро́нный захва́т (2ε-захват, εε-захват, ECEC-распад) — один из видов двойного бета-распада атомных ядер, при котором ядро захватывает два электрона из атомной электронной оболочки. Если конкретизируется электронная оболочка (K, L, M и т. д.), с которой захватываются электроны, то говорят о двойном К-захвате и т. д. Теоретические предсказания указывают на более высокую, при прочих равных условиях, вероятность 2К-захвата, чем захвата с более высоких оболочек; возможен также захват двух…

Ковалентная связь (от лат. co — «совместно» и vales — «имеющий силу») — химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных (находящихся на внешней оболочке атома) электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.

Это список частиц в физике элементарных частиц, включающий не только открытые, но и гипотетические элементарные частицы, а также составные частицы, состоящие из элементарных частиц.

Нейтроногра́фия (от нейтрон и «граф» — пишу, также нейтронная спектроскопия) — дифракционный метод изучения атомной и/или магнитной структуры кристаллов, аморфных материалов и жидкостей с помощью рассеивания нейтронов.

Мюонный коллайдер — класс проектов установок со встречными пучками мюонов (μ+μ−) высокой энергии. Эксперименты на мюонных коллайдерах были предложены впервые в начале 1970-х годов А. Н. Скринским и D. Neuffer.

Нейтро́нная о́птика — раздел нейтронной физики, в рамках которого изучается взаимодействие медленных нейтронов со средой и с электромагнитным и гравитационным полями.

Термоядерная реа́кция — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счёт кинетической энергии их теплового движения.

Межа́томное взаимоде́йствие — электромагнитное взаимодействие электронов и ядра одного атома с электронами и ядром другого атома. Межатомное взаимодействие зависит от расстояния между атомами и электронных оболочек атомов. Мерой межатомного взаимодействия является энергия взаимодействия атомов. Энергия взаимодействия атомов лежит в широком диапазоне. Энергия межатомного взаимодействия является отчётливо выраженной периодической функцией положительного заряда ядра атома.

Антиа́том — атом антивещества (стабильный или радиоактивный), ядро которого состоит из антинуклонов, к которым относятся антипротоны и антинейтроны. Вокруг ядра такого атома обращаются позитроны, формирующие позитронное облако.

Теория кристаллического поля — квантовохимическая модель, в которой электронная конфигурация соединений переходных металлов описывается как состояние иона либо атома, находящегося в электростатическом поле, создаваемым окружающими его ионами, атомами или молекулами. Концепция кристаллического поля была предложена Беккерелем для описания состояния атомов в кристаллах и затем развита Хансом Бете и Джоном Ван Флеком для описания низших состояний катионов переходных металлов, окруженных лигандами — как…

Пла́зма (от греч. πλάσμα «вылепленное, оформленное») — ионизованный газ, одно из четырёх основных агрегатных состояний вещества.

Упоминания в литературе (продолжение)

Уже довольно давно известно, что они состоят из трех типов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов (см. рис. 1.1А). Протоны и нейтроны – частицы относительно массивные, любой из них примерно в 1800 раз тяжелее электрона. Из протонов и нейтронов состоит атомное ядро, а из электронов – внешняя оболочка атома, которую обычно прямо так и называют электронной оболочкой. Электроны, образующие оболочку, перемещаются вокруг ядра по чрезвычайно сложным траекториям, но, как правило, не слишком от него удаляясь.

Основной канал называют pp-цепочкой, или pp-циклом, на первом шаге которого в реакцию вступают два протона (p). Однако даже эта реакция идет в недрах Солнца в двух вариантах. Основной (99,76 % случаев) состоит во взаимодействии двух протонов, в результате чего образуется дейтерий (один из протонов превращается в нейтрон), рождаются позитрон и электронное нейтрино. Эти нейтрино имеют низкую энергию, поэтому их удалось детально исследовать лишь недавно, в 2014 г., на установке Borexino в Италии.

В электромагнитное поле «уходят», в конце концов, все продукты диссоциации материи. Независимо от диссоциирующих тел и от способа диссоциации, продукты этой диссоциации всегда одинаковы. Идет ли речь о распаде ядер радиоактивных веществ, о выделении из любого металла под влиянием света, о выделении, произведенном химическими реакциями или горением и т. д., продукты этих выделений всегда одинаковы, хотя их качество, количество и скорость могут быть различными. Материал распадается на элементарные частицы – нейтроны, протоны, мезоны, электроны, позитроны и другие. Движением и взаимодействием этих частиц порождается электромагнитное поле, магнитные и электрические колебания разной частоты, радиоволны, инфракрасные лучи, видимые лучи, ультрафиолетовые и гамма-лучи. Электрические явления лежат в основе всех химических реакций, и к ним пытаются сводить все остальные силы.

Типичная модель нейтронной звезды представляет собой слоистую луковицу: внешняя кора из электронов и ядер, внутренняя кора (сверхтекучие нейтроны, ядра с избытком нейтронов и электроны), внешнее ядро (сверхтекучие нейтроны, сверхпроводящие протоны, нормальные электроны) и внутренне ядро, около которого стоит большой знак вопроса. По некоторым данным, нейтронная материя может там превращаться в кварковую. Как известно, нейтроны и протоны состоят из кварковых триплетов. При не очень высокой плотности кварки легко удерживаются внутри нейтрона энергией сильного взаимодействия, но в центре нейтронной звезды, где плотность зашкаливает, они получают возможность проникать в соседнюю частицу, то есть начинают свободно путешествовать внутри сверхплотной области. Кварковые триплеты разваливаются, и тогда такое вещество следует рассматривать как кварковый газ или жидкость. По расчетам теоретиков, кроме обычных u– и d-кварков (верхнего и нижнего, из которых построены нуклоны – протоны и нейтроны) в таком газе обнаруживаются в большом количестве так называемые s-кварки (странные), которые входят в состав тяжелых частиц – гиперонов. Поэтому такие кварковые звезды принято называть «странными». (О субъядерных частицах, в том числе о кварках и глюонах, подробно рассказывается в главе «Кирпичи мироздания».)

Помните, мы говорили, что нейтрон и протон имеют практически одинаковую массу? Их масса различается практически на один электрон. Иными словами, нейтрон тяжелее протона всего лишь на массу одного электрона. Нейтрон как бы состоит из протона и электрона в одном флаконе. Но именно «как бы», поскольку он является самостоятельной солидной частицей со своими свойствами, и никакого электрона «внутри» нейтрона не содержится, электрон образуется в момент распада, в результате распадной реакции.

После расширения плотность высвобожденной распространившейся энергии стала меньше, но этого было достаточно для образования материи. Энергия может превращаться в материю согласно известному уравнению Эйнштейна: E = mc², где E – энергия, m – превращенная масса, а c – скорость света. Первоначальная материя представляла собой «суп» из субатомных частиц, так называемых кварков – строительного материала для протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, составляют ядро атома. Однако после расширения осталось еще много чистой энергии в форме фотонов и группы легких частиц – лептонов (электронов – отрицательно заряженных частиц, обращающихся вокруг атомного ядра и отвечающих за протекание электрического тока в проводниках, и нейтрино – обладающих практически нулевой массой частиц, которые прямо сейчас пролетают сквозь ваше тело совершенно незамеченными). Лептоны рассматриваются отдельно от более тяжелых частиц, так как они не могут собраться вместе и составить атомное ядро.

В свою очередь атомное ядро состоит из двух основных строительных кирпичиков Вселенной – протонов и нейтронов или, как их еще называют, нуклонов. Электрон и протон – заряженные частицы. Причем величина заряда каждого из них одинакова; с той лишь разницей, что протон всегда заряжен положительно, а электрон – отрицательно. Нейтрон не несет электрического заряда, зато имеет очень большую проницаемость.

Например, если бы сильное ядерное взаимодействие (сила, определяющая степень притяжения протонов и нейтронов в ядре атома) было всего на 2 % слабее существующего, то протоны и нейтроны не смогли бы удержаться вместе и во Вселенной существовал бы только один элемент. Это был бы водород, ядро атома которого состоит из одного протона, а нейтрона не имеет. Если бы, наоборот, сильное ядерное взаимодействие было всего на 0,3 % сильнее существующего, то протоны и нейтроны притягивались бы друг к другу с такой силой, что во Вселенной не было бы водорода. Жизнь без водорода невозможна и она также невозможна, если единственным элементом является водород. А если бы, например, протоны оказались тяжелее нейтронов, то они превратились бы в нейтроны, но без протонов было бы невозможным существование атомов и молекул. Соотношение между количеством протонов и электронов должно быть точным – галактики, звезды и планеты никогда бы не образовались, если бы количество протонов не равнялось количеству электронов.

Электроны и протоны, положительные и отрицательные частицы соединяются в постоянном заряде, образуя существо, не похожее ни на атомную решетку, ни на жидкую плазму. Для вашего удобства назовем это явление союзом потенциалов и влияний, а существо – плазмотом. Плазмоты представляют собой магнитные поля различных конфигураций, вихрем несущиеся через солнечную атмосферу.

Итак, существуют четыре взаимодействия, и лишь одно из них, самое слабое – гравитационное, является всеобщим и вездесущим. Но гравитация слишком слаба, чтобы сохранить единство камня, молекулы, атома и атомного ядра. Самое мощное взаимодействие – то, которое заслуженно называется сильным. Оно удерживает вместе протоны и нейтроны, причем это взаимодействие, например, между двумя протонами в 1038 раз мощнее, чем гравитационное взаимодействие между ними же. Для каждого взаимодействия были разработаны собственные теории.

Ученые продолжают изучение атома и открывают в нем еще и другие частицы. В настоящее время их насчитывается более 20. Кроме нейтронов, протонов и электронов, в атоме обнаружены позитроны, нейтрино, мезоны, гипероны и другие составные части. Пока остается неясным, как они взаимодействуют с главными составными частями атома.

Такая температура и давление инициируют новый феномен, называемый ядерным синтезом. В этих экстремальных условиях ядра двух атомов водорода (каждое из них содержит по одному протону) сталкиваются с такой силой, что ядра сливаются и один из протонов превращается в нейтрон – образуется тяжелый атом водорода. После ряда таких столкновений образуются ядра гелия с двумя протонами. Поразительно, что получившийся в результате атом гелия примерно на 1 % легче исходных четырех атомов водорода, из которых он образовался. По мере обогащения звезды гелием за счет водорода она «воспламеняется», излучая энергию в окружающее пространство.

Четвертой основной характеристикой элементарных частиц является время их жизни: частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные. Большинство элементарных частиц нестабильно, время их жизни – 10–10–10–24 сек, т. е. несколько микросекунд. Стабильные частицы не распадаются длительное время. Они могут существовать от бесконечности до 10–10 сек. Стабильными частицами считаются фотон, нейтрино, нейтрон, протон и электрон. Квазистабильные частицы распадаются в результате электромагнитного и слабого взаимодействия, иначе их называют резонансами. Время их жизни составляет от 10–24 до 10–26 сек.

У подавляющего большинства химических элементов протоны, положительно заряженные элементарные частицы, входящие в состав ядра атома, неподвижны.

Причиной, по которой москиты, стулья и томатный сок электрически нейтральны, служит необъяснимое равенство

Семейство РН «Протон» – Журнал «Все о Космосе»

«Протон-М»

«Протон» (УР-500, «Протон-К», «Протон-М») — ракета-носитель (РН) тяжёлого класса, предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов на орбиту Земли и далее в космическое пространство. Разработана в 1961—1967 годах в подразделении ОКБ-23 (ныне ГКНПЦ им. М. В. Хруничева), являвшемся частью ОКБ-52 В. Н. Челомея. Исходный двухступенчатый вариант носителя «Протон» (УР-500) стал одним из первых носителей средне-тяжёлого класса, а трёхступенчатый «Протон-К» — тяжёлого, наряду с американской РН «Сатурн-1Б».

РН «Протон» явилась средством выведения всех советских и российских орбитальных станций «Салют-ДОС» и «Алмаз», модулей станций «Мир» и МКС, планировавшихся пилотируемых космических кораблей ТКС и Л-1/«Зонд» (советской лунно-облётной программы), а также тяжёлых ИСЗ различного назначения и межпланетных станций.

С середины 2000-х годов основной модификацией ракеты-носителя «Протон» стала РН «Протон-М», используемая для запуска как федеральных российских, так и коммерческих иностранных космических аппаратов.

История создания

В начале 1960-х годов руководство СССР было заинтересовано в создании ракет, способных выводить в космос большую полезную нагрузку военного назначения, а также нести боеголовку в несколько десятков мегатонн в тротиловом эквиваленте. Проекты на разработку этих ракет представили все конструкторские бюро (КБ): КБ С. П. Королёва, которое в то время уже работало над межконтинентальной баллистической ракетой (МБР) Р-9, представило проект тяжёлой «лунной» ракеты Н-1; КБ М. К. Янгеля предложило проект унифицированных МБР Р-46 и тяжёлой РН Р-56 со стартовой массой 1165—1421 т; опытное конструкторское бюро № 52 (ОКБ-52) под руководством В. Н. Челомея предлагало создать семейство ракет различной стартовой массы для широкого диапазона забрасываемого груза: МБР лёгкого класса УР-100 («Универсальная Ракета»), МБР среднего класса УР-200, МБР тяжёлого класса УР-500 и сверхмощную РН УР-700.

Благодаря настойчивости Владимира Челомея, в соответствии с Постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР 16 марта и 1 августа 1961 г., ОКБ-52 начало проектирование стратегической МБР УР-200 (8К81). Годом позже, по Постановлению ЦК КПСС и СМ СССР № 409—183 от 29 апреля 1962 г., в ОКБ-23 (в настоящее время КБ «Салют», подразделение ГКНПЦ им. М. В. Хруничева), вошедшем в состав ОКБ-52 как филиал № 1 (3 октября 1960 года), началось проектирование ракеты УР-500. Главным конструктором УР-500 был назначен Павел Ивенсен. В 1962 году эту должность занял Юрий Труфанов, а затем — Дмитрий Полухин, ставший впоследствии Генеральным конструктором КБ «Салют». Ведущим конструктором (ответственным исполнителем) проекта всё это время оставался Виталий Выродов. На разработку ракеты отводилось три года.

По первоначальному проекту УР-500 представляла собой четыре параллельно соединённые двухступенчатые ракеты УР-200 с третьей ступенью, изготовленной на базе модифицированной второй ступени УР-200. После тщательной проработки этого варианта оказалось, что такая конструкция ракеты не позволяет достичь желаемой относительной грузоподъёмности. Проведя углубленную проработку концепции ракеты, ОКБ-23 начало разработку УР-500 по трёхступенчатой схеме с последовательным (тандемным) расположением ступеней. Тем не менее, как и предполагалось на начальном этапе, в качестве верхних ступеней было решено применить модифицированный вариант УР-200.

Ракета разрабатывалась как в боевых вариантах: глобальной орбитальной и межконтинентальной баллистической ракеты (12 000 км) для поражения сверхмощной термоядерной головной частью (индекс — 8Ф17, мощность — 150 мегатонн) особо важных целей в любой точке планеты, так и в варианте ракеты-носителя тяжёлых спутников.

Согласно конструктивно-компоновочной схеме, ракета изготовлялась на Машиностроительном заводе им. М. В. Хруничева и транспортировалась в разобранном виде железнодорожным транспортом на «Байконур». Диаметр центральных блоков ракеты был определён по размеру железнодорожного габарита погрузки — 4100 мм. В то же время, длина конструкции центрального блока первой ступени была определена необходимым объёмом окислителя в ускорителе первой ступени и длиной железнодорожного крупногабаритного груза.

Двигатели первой ступени, ЖРД РД-253, были разработаны в КБ Энергетического машиностроения (генеральный конструктор В. П. Глушко). Этот двигатель был отвергнут С. П. Королёвым для использования в ракете Н-1 из-за токсичности компонентов его топлива и недостаточного удельного импульса. Было решено, что после некоторой переделки РД-253 будет использован на первой ступени УР-500. Для боевого варианта проектировался в том числе и маневрирующий боевой блок АБ-500.

В разработку новой ракеты были вовлечены и другие конструкторские бюро: КБ Химавтоматики изготовляло двигатели второй и третьей ступени (главный конструктор С. А. Косберг, а затем А. Д. Конопатов), «НИИ Автоматики и Приборостроения» — систему управления и электроавтоматики, КБ «Рубин» и КБ «Восход» — рулевые приводы, управляющие отклонением двигателей всех ступеней, НИИ Приборостроения — систему опорожнения баков, НИИ Точной механики — систему безопасности РН и КБ Киевского завода «Арсенал» — систему прицеливания.

Протон-К в варианте для запуска КК 7К-Л1

Первый пуск новой двухступенчатой РН УР-500 состоялся 16 июля 1965 года с космическим аппаратом Н-4 № 1 «Протон-1». Этот спутник весом 12,2 т, кроме ионизационного калориметра СЭЗ-14 (Спектр, Энергия, Заряд до 10¹⁴ эВ) весом около 7 т и других служебных модулей, также включал часть агрегатов второй ступени. Таким образом, без агрегатов второй ступени, масса полезной нагрузки РН УР-500 равнялась 8,4 т. Всего в 1965—1966 годах были выполнены четыре запуска спутников «Протон». Хотя официально ракета была названа «Геркулес» (или, по другим данным, «Атлант»), в прессе она упоминалась по имени своей первой полезной нагрузки — «Протон».

Начиная с июля 1965 года началась разработка трёхступенчатого варианта РН УР-500К (8К82К «Протон-К»). Новая РН была также разработана в филиале № 1 ОКБ-52. РН «Протон-К» должна была использоваться для вывода на отлётную траекторию новых КА для облёта Луны. Кроме того, начались работы над четвёртой ступенью РН «Протон-К» на базе пятой ступени ракеты-носителя Н-1, получившей название блок Д. Согласно этому проекту (УР-500К-Л-1), двухсекционный корабль 7К-Л1 (вариант «Союза») выводился на отлётную траекторию для полёта к Луне, совершал облёт Луны и благополучно возвращался. Полёты были запланированы сначала в беспилотном, а затем в пилотируемом вариантах.

Первый пуск трёхступенчатой ракеты «Протон-К» был произведён 10 марта 1967 года с блоком Д и КК 7К-Л1П («Космос-146»), прототипом будущего лунного корабля 7К-Л1. Эта дата считается днём рождения РН «Протон-К».

Из 11 запусков 7К-Л1 только полёт КА «Зонд-7» был признан полностью успешным, что означает, что общая вероятность совершения облёта Луны и приземления на территории Советского Союза составила не более 9 %. В остальных 10 пусках в пяти случаях миссии не были завершены по вине «Протона-К» и ещё пять миссий — по вине 7К-Л1. В результате из-за большого количества неудач с Н-1, «Протоном» и 7К-Л1 и того факта, что Аполлон-11 успешно прилунился 20 июля 1969 года, было решено свернуть советскую лунную программу.

Кроме того, из-за большого количества аварий на начальном этапе лётных испытаний (с марта 1967 года по август 1970 года было произведено всего лишь 6 полностью успешных пусков из 21-го) РН «Протон-К» была принята на вооружение только в 1978 году, после 61-го пуска.

«Протон-К» с разгонным блоком Д регулярно использовалась для запуска различных научных, военных и гражданских космических аппаратов. Трёхступенчатый «Протон-К» использовался для выведения полезной нагрузки на низкие орбиты, четырёхступенчатый — для выведения космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты. В зависимости от модификации ракета была способна вывести до 21 т полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км и до 2,6 т на геостационарную орбиту (ГСО). В настоящее время производство «Протона-К» прекращено. Последняя РН этой серии была выпущена в конце 2000-х годов и хранилась в арсенале. Её пуск был произведён 30 марта 2012 года для вывода на орбиту последнего спутника серии УС-КМО с помощью последнего РБ версии ДМ-2. В общей сложности с 1967 по 2012 год РН «Протон-К» стартовала 310 раз и производилась в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева.

С 2001 года в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева выпускается более современная модификация ракеты — 8К82КМ «Протон-М». Новый вариант РН «Протон» отличается повышенной экологичностью, цифровой системой управления и новым разгонным блоком 14С43 Бриз-М, что позволило заметно увеличить полезную нагрузку при выведении на геопереходную и геостационарную орбиты. Модифицированная версия позволяет устанавливать обтекатели больших размеров по сравнению с «Протон-К».

Конструкция

Первый вариант ракеты-носителя «Протон» был двухступенчатым. Последующие модификации ракеты, «Протон-К» и «Протон-М», запускались либо в трёх- (на опорную орбиту), либо в четырёхступенчатом вариантах (с разгонным блоком).

РН УР-500

Различные версии РН УР-500 и РН «Протон-К»

Ракета-носитель (РН) УР-500 («Протон», индекс ГРАУ 8K82) состояла из двух ступеней, первая из которых была разработана специально для этой РН, а вторая унаследована от проекта ракеты УР-200. В этом варианте РН «Протон» была способна выводить 8,4 т полезного груза на низкую околоземную орбиту.

Первая ступень

Первая ступень состоит из центрального и шести боковых блоков, расположенных симметрично вокруг центрального. Центральный блок включает в себя переходный отсек, бак окислителя и хвостовой отсек, в то время как каждый из боковых блоков ускорителя первой ступени состоит из переднего отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором закреплён двигатель. Таким образом, двигательная установка первой ступени состоит из шести автономных маршевых жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) РД-253. Двигатели имеют турбонасосную систему подачи топлива с дожиганием генераторного газа. Запуск двигателя осуществляется путем прорыва пиромембран на входе в двигатель.

Вторая ступень

Вторая ступень имеет цилиндрическую форму и состоит из переходного, топливного и хвостового отсеков. Двигательная установка второй ступени включает в себя четыре автономных маршевых ЖРД конструкции С. А. Косберга: три РД-0210 и один — РД-0211. Двигатель РД-0211 является доработкой двигателя РД-0210 для обеспечения наддува топливного бака. Каждый из двигателей может отклоняться на угол до 3° 15′ в тангенциальных направлениях. Двигатели второй ступени также имеют турбонасосную систему подачи топлива и выполнены по схеме с дожиганием генераторного газа. Общая тяга двигательной установки второй ступени составляет 2352 кН в пустоте. Двигатели второй ступени запускаются раньше начала выключения маршевых ЖРД первой ступени, что обеспечивает «горячий» принцип разделения ступеней. Как только тяга двигателей второй ступени превышает остаточную тягу ЖРД первой ступени, происходит подрыв пироболтов, соединяющих фермы ступеней, ступени расходятся, а продукты сгорания из камер ЖРД второй ступени, воздействуя на тепловой экран, тормозят и отталкивают первую ступень.

РН «Протон-К»

Ракета-носитель (РН) «Протон-К» была разработана на базе двухступенчатой РН УР-500 с некоторыми изменениями на второй ступени и с добавлением третьей и четвёртой ступеней. Это позволило увеличить массу ПН на низкой околоземной орбите, а также выводить космические аппараты на более высокие орбиты.

Первая ступень

Первая ступень РН «Протон»

В начальном варианте РН «Протон-К» унаследовала первую ступень РН УР-500. Позже, в начале 1990-х годов, тяга двигателей первой ступени РД-253 была увеличена на 7,7 %, и новый вариант двигателя получил название РД-275.

Вторая ступень

Вторая ступень РН «Протон-К» была разработана на базе второй ступени РН УР-500. Для увеличения массы ПН на орбите были увеличены объёмы топливных баков и изменена конструкция ферменного переходного отсека, соединяющего её с первой ступенью.

Третья ступень

Третья ступень РН «Протон-К» имеет цилиндрическую форму и состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Как и вторая ступень, третья ступень РН «Протон-К» также была разработана на базе второй ступени РН УР-500. Для этого исходный вариант второй ступени РН УР-500 был укорочен, и на ней был установлен один маршевый ЖРД вместо четырёх. Поэтому маршевый двигатель РД-0212 (конструкции С. А. Косберга) по устройству и работе аналогичен двигателю РД-0210 второй ступени и является его модификацией. Этот двигатель состоит из маршевого однокамерного двигателя РД-0213 и четырёхкамерного рулевого двигателя РД-0214. Тяга маршевого двигателя 588 кН в пустоте, а рулевого — 32 кН в пустоте. Разделение второй ступени происходит за счет тяги рулевого ЖРД третьей ступени, запускаемого до выключения маршевых ЖРД второй ступени, и торможения отделяемой части второй ступени имеющимися на ней шестью твёрдотопливными двигателями 8Д84. Отделение полезного груза осуществляется после выключения рулевого двигателя РД-0214. При этом третья ступень тормозится четырьмя твердотопливными двигателями.

Система управления РН «Протон-К»

РН «Протон-К» оснащена автономной инерциальной системой управления (СУ), обеспечивающей высокую точность выведения ПН на различные орбиты. СУ была спроектирована под руководством Н. А. Пилюгина и использовала ряд оригинальных решений на основе гироскопов, разработка которых началась ранее на ракетах Р-5 и Р-7.

Приборы СУ размещаются в приборном отсеке, расположенном на ускорителе третьей ступени. Клёпаный негерметизированный приборный отсек выполнен в виде торовой оболочки вращения прямоугольного поперечного сечения. В отсеках тора размещены основные приборы СУ, выполненной по троированной схеме (с тройным резервированием). Кроме того, в приборном отсеке расположены приборы системы регулирования кажущейся скорости; приборы, определяющие параметры конца активного участка траектории, и три гиростабилизатора. Командно-управляющие сигналы также построены с использованием принципа троирования. Такое решение повышает надёжность и точность выведения космических аппаратов.

Используемое топливо

В качестве компонентов топлива во всех ступенях ракеты используются несимметричный диметилгидразин (НДМГ, также известный как гептил) (CH₃)₂N₂H₂ и тетраоксид азота N₂O₄. Самовоспламеняющаяся топливная смесь позволила упростить двигательную установку и увеличить её надёжность. В то же время компоненты топлива являются весьма токсичными и требуют крайней осторожности в обращении.

Улучшения в РН «Протон-М»

РН «Протон-М» со спутником Inmarsat-4F3 перед установкой на стартовый стол

C 2001 по 2012 год ракета-носитель «Протон-К» постепенно была заменена на новый модернизированный вариант носителя, РН «Протон-М». Хотя в основном конструкция РН «Протон-М» базируется на РН «Протон-К», серьёзные изменения были сделаны в системе управления (СУ) РН, которая была полностью заменена на новую совершенную систему управления на основе бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК). С использованием новой СУ на РН «Протон-М» достигаются следующие улучшения:

• более полная выработка бортового запаса топлива, что увеличивает массу ПГ на орбите и уменьшает остатки вредных компонентов в местах падения отработавших первых ступеней РН;
• сокращение размеров полей, отводимых для падения отработавших первых ступеней РН;
• возможность пространственного манёвра на активном участке полёта расширяет диапазон возможных наклонений опорных орбит;
• упрощение конструкции и увеличение надёжности многих систем, чьи функции теперь выполняет БЦВК;
• возможность установки головных обтекателей больших размеров (до 5 м в диаметре), что позволяет более чем вдвое увеличить объём для размещения полезного груза и использовать на РН «Протон-М» ряд перспективных разгонных блоков;
• быстрое изменение полётного задания.

Эти изменения в свою очередь привели к улучшению массовых характеристик ракеты-носителя «Протон-М». Кроме того, модернизация РН «Протон-М» с разгонным блоком (РБ) «Бриз-М» проводилась и после начала их использования. Начиная с 2001 года РН и РБ прошли три этапа модернизации (Фаза I, Фаза II и Фаза III), целью которых было облегчение конструкции различных блоков ракеты и разгонного блока, увеличение мощности двигателей первой ступени РН (замена РД-275 на РД-276), а также другие усовершенствования. Благодаря этому, максимальная масса выводимого груза, которую «Протон-М» с блоком «Бриз-М» могут доставить на ГПО, увеличилась на 650 кг (с 5500 до 6150 кг).

Разгонные блоки

Блок Д

Для выведения полезной нагрузки на высокие, переходные к геостационарным, геостационарные и отлётные орбиты используется дополнительная ступень, называемая разгонным блоком (РБ). Разгонные блоки позволяют осуществлять многократные включения своего маршевого двигателя и реориентацию в пространстве для достижения заданной орбиты. Первые разгонные блоки для РН «Протон-К» были сделаны на базе ракетного блока Д носителя Н-1 (его пятой ступени). В конце 1990 годов ГКНПЦ им. М. В. Хруничева разработал новый разгонный блок «Бриз-М», используемый в РН «Протон-М» наряду с РБ семейства Д.

Блок ДМ

Разработка блока Д велась в ОКБ-1 (сейчас РКК «Энергия» имени С. П. Королёва). В составе РН «Протон-К» с середины 60-х годов блок Д претерпел несколько модификаций. После модификации, направленной на повышение грузоподъёмности и снижение стоимости блока Д, РБ стал называться «Блок-ДМ». Модифицированный разгонный блок имел время активного существования 9 часов, и количество запусков двигателя было ограничено тремя. В настоящее время используются разгонные блоки моделей ДМ-2, ДМ-2М и ДМ-03 производства РКК «Энергия», у которых количество включений было увеличено до 5.

Блок Бриз-М

«Бриз-М» — разгонный блок для ракет-носителей «Протон-М» и «Ангара». «Бриз-М» обеспечивает выведение космических аппаратов на низкие, средние, высокие орбиты и ГСО. Применение разгонного блока «Бриз-М» в составе ракеты-носителя «Протон-М» позволяет увеличить массу полезной нагрузки, выводимой на геостационарную орбиту, до 3,5 т, а на переходную орбиту до более чем 6 т. Первый запуск комплекса «Протон-М» — «Бриз-М» состоялся 7 апреля 2001 года.

Переходные системы

При стандартной схеме выведения механическое и электрическое соединение КА с РБ «Бриз-М» осуществляется посредством переходной системы, состоящей из изогридного углепластикового или металлического адаптера и системы разделения (СР). Для выведения на геостационарные орбиты могут использоваться несколько различных переходных систем, различающихся по диаметру кольца крепления КА: 937, 1194, 1664 и 1666 мм. Конкретный адаптер и система разделения выбираются в зависимости от конкретного КА. Адаптеры, используемые в РН «Протон-М», разработаны и изготовляются ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, а системы разделения производятся фирмами RUAG Space AB, ГКНПЦ им. М. В. Хруничева и EADS CASA Espacio.

Как пример можно привести систему разделения 1666V, которая состоит из замковой ленты, соединяющей КА и адаптер между собой. Лента состоит из двух частей, стянутых посредством соединительных болтов. В момент разделения РБ и КА пирогильотины системы разделения перерубают соединительные болты замковой ленты, после чего лента раскрывается, и за счёт освобождения восьми пружинных толкателей (количество может меняться в зависимости от типа используемой системы разделения), расположенных на адаптере, осуществляется отделение КА от РБ.

Электрические системы и системы телеметрии данных

Кроме основных механических блоков, упомянутых выше, РН «Протон-М» насчитывает ряд электрических систем, используемых на всём протяжении подготовки к пуску и пуска РКН. С помощью этих систем осуществляется электрическое и телеметрическое соединение КА и систем РН с пультовой 4102 во время подготовки к пуску, а также сбор телеметрических данных во время полёта.

Головные обтекатели

Головные обтекатели «Протон-М», используемые ILS для коммерческих запусков.

За всё время эксплуатации РН «Протон» с ней использовалось большое количество различных головных обтекателей (ГО). Тип обтекателя зависит от типа полезного груза, модификации РН и используемого разгонного блока.

Сброс ГО осуществляется в начальный период работы ускорителя третьей ступени. Цилиндрическая проставка сбрасывается после отделения космической головной части.

Классические стандартные обтекатели РН «Протон-К» и «Протон-М» для вывода КА на низкие орбиты без РБ имеют внутренний диаметр 4,1 м (внешний 4,35 м) и длину 12,65 м и 14,56 м соответственно. Так, например, обтекатель этого типа использовался при запуске РН «Протон-К» с модулем «Заря» для МКС 20 ноября 1998 года.

Для проведения коммерческих запусков в комплектации с блоком «ДМ» используются головные обтекатели длиной 10 м, внешним диаметром 4,35 м (максимальная ширина ПН должна быть не более 3,8 м). В случае использования РБ «Бриз-М» стандартный обтекатель при проведении одиночных коммерческих запусков имеет длину 11,6 м и при проведении двойных коммерческих запусков — 13,2 м. В обоих случаях внешний диаметр ГО равен 4,35 м.

Головные обтекатели производятся ФГУП ОНПП «Технология» в городе Обнинск Калужской области. ГО изготовляется из нескольких обечаек, которые представляют собой трёхслойные конструкции с алюминиевым сотовым заполнителем и обшивками из углепластика, содержащие усиления и вырезы для люков. Использование материалов этого типа позволяет достичь снижения массы по сравнению с аналогом из металлов и стеклопластика не менее чем на 28—35 %, повысить жёсткость конструкции на 15 % и улучшить акустические характеристики в 2 раза.

В случае коммерческих запусков через компанию ILS, которая осуществляет маркетинг пусковых услуг РН «Протон» на международном рынке, используются альтернативные ГО бо́льшего размера: длиной 13,3 м и 15,25 м и диаметром 4,35 м. Кроме того, для увеличения возможностей РН «Протон-М» активно изучается возможность использования ГО 5-метрового диаметра. Это позволит запускать спутники большего размера и повысит конкурентоспособность РН «Протон-М» против его основного конкурента «Ариан-5», который уже используется с ГО диаметром 5 м.

Варианты конфигурации

РН «Протон» (УР-500) существовала только в одной конфигурации — 8K82. РН «Протон-К» и «Протон-М» за многие годы эксплуатации использовали различные типы разгонных блоков. Кроме того, РКК, производитель РБ ДМ, оптимизировала свои изделия для конкретных полезных нагрузок и каждой новой конфигурации присваивала новое наименование. Так, например, различные конфигурации РБ 11С861-01 могли иметь различные наименования в зависимости от полезной нагрузки: Блок-ДМ-2M, Блок-ДM3, Блок-ДM4 и т. д. Варианты их модификаций приведены в таблице:

Стартовые площадки

РН Протон-М со спутником Anik-F1R, «обхваченная» передвижной фермой обслуживания, 2005 г.

Пуски РН «Протон» осуществляются только с космодрома Байконур, где к 1965 году были созданы технический и стартовый комплексы с двумя рабочими местами (площадка 92/1) и двумя пусковыми установками (ПУ) (площадка 81). К концу 70-х годов был построен ещё один стартовый комплекс (площадка 200) для обеспечения расширяющейся программы запусков различных космических аппаратов на РН «Протон».

Обе стартовые площадки объединены общей сетью коммуникаций и используют общий комплекс сооружений, обеспечивающих каждую из них сжатыми газами, водой, электроэнергией и хладагентами для термостатирования компонентов топлива и космических аппаратов. Сборка блоков ракеты, интеграция носителя с полезным грузом и общая проверка системы осуществляются в горизонтальном положении в монтажно-испытательном корпусе (МИК) на технической позиции (площадка № 92) космодрома Байконур. Посредством транспортёра-установщика на железнодорожном ходу РКН (ракета космического назначения) доставляется из МИКа на топливно-заправочную станцию для заправки РБ «Бриз-М». После заправки РКН транспортируется на стартовый комплекс и устанавливается на пусковое устройство. С помощью передвижной фермы обслуживания на рельсовом ходу проводятся электрические проверки РН и головной части, заправка РН и РБ (в случае использования РБ ДМ) компонентами топлива и сжатыми газами, набор готовности двигательной установки ракеты и пуск РКН.

В настоящее время на Байконуре имеются четыре стартовые позиции РН «Протон-К» и «Протон-М»: по две на площадках 81 и 200, однако только три из них находятся в рабочем состоянии. Стартовые позиции расположенные западнее именуются «Левыми»; расположенные восточнее — «Правыми». Каждой из этих позиций соответствует номер: 81Л (левая) — № 23, 81П (правая) — № 24, 200Л — № 39, 200П — № 40.

• Площадка 81 Л (ПУ № 23) используется для пусков РН «Протон-К» в рамках федеральных программ. В последние несколько лет не использовалась, последний пуск был произведён 27 марта 2004 года;
• Площадка 81П (ПУ № 24) используется для пусков РН «Протон-К» и «Протон-М» в рамках федеральных программ;
• Площадка 200 Л (ПУ № 39) используется для пусков РН «Протон-К» и «Протон-М» в рамках международных программ компанией ILS;
• Площадка 200П (ПУ № 40) была законсервирована в 1991 году. Позже эту ПУ планировалось переделать в стартовый комплекс для ракет типа «Ангара», и технологическое оборудование этого стартового комплекса было демонтировано. И хотя проект стартового комплекса «Ангары» был перебазирован на площадку № 250, пуски с этой ПУ возобновлены не были.

Сборка РН «Протон-М»

РН «Протон-М» со спутником AMC-12 подготавливается к вывозу на СК в зале 111 монтажно-испытательного корпуса 92-А50, январь 2005 г.

Сборка и подготовка к запуску РН «Протон-М» проходят в монтажно-испытательных корпусах (МИК) 92-1 и 92А-50 на территории «площадки 92».

В настоящее время в основном используется МИК 92-А50, который был достроен и усовершенствован в 1997—1998 годах. Кроме того, в 2001 году была сдана в эксплуатацию единая оптоволоконная система дистанционного управления и контроля космических аппаратов (КА), которая позволяет заказчикам проводить подготовку КА на техническом и стартовом комплексах непосредственно из пультовой, размещенной в МИКе 92А-50.

Сборка РН в МИК 92-А50 проходит в следующем порядке:

• Блоки РН «Протон» доставляются в МИК 92-А50, где каждый блок проверяется автономно. После этого производится сборка ракеты-носителя. Сборка первой ступени выполняется в специальном стапеле «револьверного» типа, что

Физики наконец-то установили точный размер протона — надежда на научную сенсацию рухнула

Новое измерение, похоже, устранило аномалию, которая завораживала физиков на протяжении почти десяти лет.

В 2010 году немецкие физики сообщили, что им удалось исключительно точно определить размер протона — положительно заряженной элементарной частицы, входящей в состав атомных ядер. Результат оказался загадочным.

Рандольф Поль (Randolf Pohl) из Института квантовой оптики общества Макса Планка (нем. Max-Planck-Institut für Quantenoptik) и его коллеги измерили протон с помощью специальных атомов водорода, где место электрона, вращающегося вокруг протона, занимает мюон — частица, которая идентична электрону, но тяжелее его в 207 раз. Команда Поля обнаружила, что протоны с мюонами на орбите имеют радиус 0,84 фемтометра, что на 4% меньше, чем среднее значение, полученное для обычного водорода в результате более чем двух десятков измерений, проведённых в прошлом.

Если бы указанная разница имела объективный характер, другими словами — если бы в присутствии мюонов протоны действительно уменьшались в размере, то это означало бы фундаментальное открытие: обнаружение неизвестного физического взаимодействия между протонами и мюонами. За прошедшие с тех пор годы были написаны сотни статей с рассуждениями на данную тему.

Однако надежды на то, что «загадка радиуса протона» потрясёт основы физики элементарных частиц и приведёт к открытию новых законов природы, ныне развеяны в пух и прах новым измерением, результаты которого опубликованы 6 сентября в журнале Science.

После проведённого Полем девять лет назад измерения мюонного водорода команда физиков во главе с Эриком Хессельсом (Eric Hessels) из Йоркского университета (York University) в Торонто решила заново измерить протон в обычном, «электронном» водороде. В конце концов, это удалось: Хессельс и его коллеги установили, что протон имеет радиус 0,833 фемтометра плюс-минус 0,01 — результат, точно соответствующий полученному Полем. По сравнению с обоими этими измерениями, точность ранее проведённых измерений ниже, и это вынуждает сделать вывод, что протон не меняет свой размер в зависимости от контекста исследований; скорее, всё дело в ущербности старых измерений с использованием электронного водорода.

Поль назвал открытие Хессельса, о котором узнал (в форме предварительных выводов) на семинаре, проходившем ещё летом 2018 года, «фантастическим результатом», несмотря на то, что из него «вытекает весьма прозаическое объяснение» загадки радиуса протона.

Похожую оценку дал своему открытию Хессельс. По его словам, он и его коллеги были очень рады тому, что полученный ими результат «совпадает с результатом очень точного измерения, проведённого в мюонном водороде», пусть их открытие и имеет несколько кислый привкус. «Мы понимаем, что все законы физики пока не установлены, — добавил он, — а раз так, нужно упорно и тщательно исследовать всё, что помогает идти по этому пути».

Исследование радиуса протона не было рутинной работой. Чтобы определить его значение, Хессельсу и его коллегам пришлось измерять лэмбовский сдвиг — разницу между первым и вторым уровнями энергии возбуждённого водорода, которые называют состояниями 2S и 2P. Как вспоминает Хессельс, желание провести измерение лэмбовского сдвига появилось у него ещё в 80-х годах ХХ века, когда он был студентом, и, наконец, благодаря загадке радиуса протона у него появился стимул. «Это чрезвычайно сложное измерение, — подчеркнул он, — и, чтобы им заняться, нужна была веская причина».

Состояния 2S и 2P атома водорода показывают, в каком месте в любой момент времени следует искать электрон. На данных рисунках изображены возможные местоположения электрона в каждом из указанных состояний; в центре обоих рисунков — протон (он никак не отмечен). Когда атом водорода находится в состоянии 2S, электрон перекрывает протон и в течение ненулевого промежутка времени находится внутри него. Состояние 2P означает, что электрон и протон никогда не перекрываются.

Каким образом лэмбовский сдвиг, получивший название в честь американского физика Уиллиса Лэмба (Willis Lamb), который первым попытался измерить его в 1947 году, позволяет определить радиус протона? Вращаясь в состоянии 2S вокруг ядра атома водорода, электрон часть своего времени проводит внутри протона (а это — сгусток частиц, называемых кварками и глюонами, с большим количеством пустого пространства). Когда электрон находится внутри протона, тот благодаря своему положительному заряду растягивает электрон в противоположных направлениях, частично теряя свою силу. В результате величина электрического притяжения между протоном и электроном становится меньше, уменьшая энергию, которая обеспечивает целостность атома. Чем больше протон, тем больше времени электрон находится внутри него и тем слабее связан с ним, а значит, тем легче отскакивает.

Пустив луч лазера в облако газообразного водорода, Хессельс и его команда заставили электроны перейти из состояния 2S в состояние 2P, при котором электрон никогда не перекрывает протон. Определение энергии, необходимой электрону для совершения такого перехода, показало, насколько слабо он связан в состоянии 2S, когда частично попадает внутрь протона. А это прямо говорит о размере последнего.

В 2010 году Поль действовал похожим образом, определяя радиус протона с помощью лэмбовского сдвига мюонного водорода. Но поскольку мюон тяжелее электрона, в состоянии 2S он прижимается к протону плотнее. Это означает, что он дольше находится внутри протона, делая лэмбовский сдвиг в мюонном водороде в несколько миллионов раз более чувствительным к радиусу протона, чем в нормальном водороде.

Работавшему с нормальным водородом, Хессельсу, чтобы выяснить точное значение радиуса протона, пришлось измерять разность энергий между 2S и 2P с точностью до миллионных долей.

Согласно результату, полученному Хессельсом, в ходе более ранних попыток измерить радиус протона в электронном водороде проявилась тенденция завышать истинное значение. Почему — неясно. Чтобы сохранить загадку радиуса протона, можно и дальше проводить подобные исследования, пытаясь улучшить последнее измерение или показать путём верификации его ложность, но Хессельс свою работу закончил. «Мы демонтируем наш аппарат», — заявил он.

Электрон, протон, нейтрон и альфа-частица имеют одинаковый импульс, у какой частицы больше кинетической энергии?

Физика

Наука

• Анатомия и физиология

• Астрономия

• Астрофизика

• Биология

• Химия

• науки о Земле

• Наука об окружающей среде

• Органическая химия

• Физика

Математика

• Алгебра

Субатомные частицы.Атомные частицы ParticleChargeMass (кг) Местоположение Электрон 9,109 x Электронное облако Протон x Ядро Нейтрон скачать ppt

Презентация на тему: «Субатомные частицы. Атомные частицы. Масса заряда частиц (кг) Местоположение Электрон 9,109 x 10 -31 Облако электронов Протон + 11,673 x 10 -27 Ядро нейтрона 01,675» — стенограмма презентации:

1

Субатомные частицы

2

Атомные частицы ParticleChargeMass (кг) Местоположение Электрон9.109 x 10 -31 Электронное облако Протон + 11,673 x 10-27 Ядро Нейтрон 0,675 x 10-27 Ядро

3

Атомный номер Атомный номер (Z) элемента — это количество протонов в ядре каждого атома этого элемента. Обозначает элемент Номер элемента протонов Атомный номер (Z) Углерод 66 Фосфор 15 Золото79

4

Изотопы Изотопы — это атомы одного и того же элемента, имеющие разную массу из-за разного количества нейтронов.Изотоп Протоны Электроны Нейтроны Ядро Водород – 1 (протий) 110 Водород-2 (дейтерий) 111 Водород-3 (тритий) 112

5

Массовое число Массовое число — это количество протонов и нейтронов в ядре изотопа. Масса # = p + + n 0 Изотоп + p + n0n0 e-e- Масса # Кислород -10-3342-3115 8818 Мышьяк753375 Фосфор153116

6

Расчет средней атомной массы, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м.) — сделано потому, что фактические массы настолько малы и с которыми трудно работать — на основе углерода-12 присвоена масса ровно 12 а.е.м., средневзвешенная для всех встречающихся в природе изотопов.

7

изменить процентное содержание в процентах на десятичные дроби для каждого изотопа Умножить содержание на атомную массу изотопа Добавьте продукты, чтобы получить среднюю атомную массу для элемента. Пример Хлор имеет два изотопа. Изотоп с массой 34,969 а.е.м. имеет относительное содержание 75,77%. Изотоп с массой 36,966 а.е.м. имеет относительное содержание 24,33%. Рассчитайте атомную массу хлора. x 34,969 = 26,49 а.е.м. x 36.966 = 8,994 а.е.м. 24,33% = 0,2433 для 75,77% = 0,7577 для атомной массы = 35,484 = 35,48 а.е.м.

Spark Modellerini Ucuz Fiyatlarla Satın Al

садсад
Икс

asdasd

Menüyü Kapat

Категория

• Анасайфа
• 3D
  • 3D Yazıcı
  • 3D Тарайыджы
  • 3D Yazıcı Parçaları / Сделай сам
  • 3D нить
    • АБС-АБС +
    • PLA-PLA +
    • PETG
    • Озель
    • Tümünü Gör »
  • 3D Калем Языджы
  • Tümünü Gör »
• Арак — Гереч
  • Исыла Даралан Макарон
  • Bant
  • Silikon Tabancası
  • Кесме Маты
  • Мальземе Кутусу
  • Мухафаза Кутусу
    • Эль Типи Куту
    • Proje Kutusu
    • Ардуино Кутулары
    • Экран Черчевеси
    • Tümünü Gör »
  • Kablo ve Dönüştürücü
    • JST
    • Dönüştürücü
    • Джемпер Кабло
    • USB
    • Крокодил
    • HDMI
    • Силикон Кабло
    • Зил Тели — Монтаж Каблосу
    • Родился Кабло
    • Сери Порт
    • Tümünü Gör »
  • Ян Кески / Кабло Союджу
  • Каргабурун / Pense
  • Джымбиз / Торнавида
  • Бюйютеч / Тутачак
  • Кешичи / Деличи
  • Антистатик
  • Диер
  • Кыртасие
  • Tümünü Gör »
• Ардуино
  • Arduino Modelleri
    • Клон Ардуино
    • Восточный Ардуино
    • Arduino Tabanlı Geliştirme Kartları
    • Tümünü Gör »
  • Ардуино щит
  • Ардуино Сетлери
  • Tümünü Gör »
• Ocuklar İçin
  • Окул Ёнчези (4-7 Яш)
  • İlkokul (7-10 Yaş)
  • Ортаокуль (10-14 Яш)
  • Lise ve Üstü (14+ лет)
  • Tümünü Gör »
• Дрон
  • Мультикоптер / Дрон
  • Дрон Parçaları / Сделай сам
    • FPV / Telemetri Modülleri
    • Дрон Motorları
    • Uçuş Kontrol Kartları
    • Перванелер
    • Gövdeler
    • Аксесуарлар
    • Fırçasız Motor Sürücüler (ESC)
    • Tümünü Gör »
  • Konnektör
  • Серво Узатма Каблосу
  • 2.4 ГГц Куманда
  • Tümünü Gör »
• Eğitici Setler
  • Ардуино Сетлери
  • Малиновый пи сетлери
  • Робот Китлери
    • Tekerlekli ve Paletli Robotlar
    • Роботик Коль
    • Солнечный комплект
    • Tümünü Gör »
  • Makeblock
    • Робот Сетлери
    • Elektronik Modüller
    • Mekanik Parçalar
    • Tümünü Gör »
  • Кендин Яп Китлери
    • STEM DIY Kitleri
    • Сделай сам Сетлери
    • Илеткен Калем
    • Tümünü Gör »
  • BBC Micro: Бит
    • BBC Micro: Бит Китлери
    • Elektronik Modüller
    • Аксесуарлар
    • Tümünü Gör »
  • Kodlama Tasarım Beceri Atölyeleri
  • Окул Ёнчези Дени Сетлери
  • Grove Modül ve Setler
  • DFRobot
    • Elektronik Modüller
    • DFRobot Kitleri
    • Tümünü Gör »
  • Маленькие кусочки
  • КОНСТРУКТОР ЛЕГО
    • Eğitici Setler
    • Аксесуарлар
    • Tümünü Gör »
  • Kodlama — Интернет Eğitimler
  • Макей
  • Tinylab Eğitim Setleri
  • MakeX Yarışma Setleri
  • Окул Эгитим Сетлери
  • Роботистан Сетлери
  • Tümünü Gör »
• Электроник Карт
  • Адресленебилир LED (NeoPixel)
  • Motor Sürücü Kartı
    • Двигатель постоянного тока Sürücü
    • Шаговый двигатель Sürücü
    • Сервомотор Sürücü
    • Tümünü Gör »
  • Voltaj Regülatör Kartı
    • Юксельтици
    • Düşürücü
    • Диджер Регюлатёрлер
    • Tümünü Gör »
  • Röle / MOSFET Kartları
    • Sıralı Röle Kartları
    • Сыджаклык, Ишик, Заман Аярлы Рёле Картлары
    • Wi-Fi Kontrollü Röle Kartları
    • MOSFET Kartları
    • Tümünü Gör »
  • Dönüştürücü
    • Haberleşme Protokolü Dönüştürücüler
    • SMD-DIP Dönüştürücüler
    • Tümünü Gör »
  • Programlayıcı
  • Modüller
    • Ses Modülleri
    • Туш Такымлары
    • RTC Modülleri
    • Светодиод Sürücü ve Modülleri
    • Haberleşme Modülleri
    • ADC ve ıkış oklayıcı Modüller
    • Дигер Модуллер
    • Tümünü Gör »
  • LabVIEW Veri Toplama Kartları
  • Экран
  • Tümünü Gör »
• Geliştirme Kartı
  • Тинилаб
  • ЛаттеПанда
  • Intel Эдисон / Галилео
    • Эдисон / Галилео Картлари
    • Аксесуарлар
    • Tümünü Gör »
  • БигльДоска
  • Совет Freescale Freedom
  • Частица (Искра)
  • FPGA
  • Апельсин Пи
    • Апельсин Пи Картлары
    • Аксесуар
    • Мухафаза Кутулары
    • Eklenti Kartı
    • Tümünü Gör »
  • Роботик Картлар
  • Dier Kartlar
  • Tümünü Gör »
• Гийилебилир
  • Dikilebilir Geliştirme
  • Акиллы Саат
  • EL провод
  • Санал Герчеклик
  • Производитель Бутик
  • Tümünü Gör »
• Гуч Кайнаги — Батарья
  • Li-Po, Li-ion Pil
    • 1С 3.7 В Li-Po
    • 2S 7,4 В Li-Po
    • 3S 11,1 В Li-Po
    • 4S 14,8 В Li-Po
    • 5S 18,5 В Li-Po
    • 6S 22,2 В Li-Po
    • 18650 литий-ионный аккумулятор
    • Airsoft Pilleri (Li-Po / Li-Fe)
    • Ли-По Пиль Аксесуары
    • Ли-По Пиль Чардж Алети ве Деврелери
    • Tümünü Gör »
  • Pil
    • Калем Пил / 9В
    • Саат Пиллери
    • Tümünü Gör »
  • Adaptör — arj Aleti
    • 5В
    • 9В
    • 10В
    • 12 В
    • 16В
    • 24В
    • Диер
    • Tümünü Gör »
  • Куру Акю
  • Гуч Кайнаги
  • Taşınabilir arj (Powerbank)
  • Гюнеш Пили
  • Батарья Аксесуарлары
    • Пил Ювалары
    • Конектёр / Кабло / Аксесуар
    • Tümünü Gör »
  • Tümünü Gör »
• Каблосуз Хаберлешме
  • блютус
  • вай фай
  • РФ
    • RF Modül ve Ekipmanlar
    • RFID / NFC Okuyucular ve Etiketler
    • Tümünü Gör »
  • GPS
  • Xbee
    • RF Modül
    • Wi-Fi Modül
    • Geliştirme Kartı
    • Аксесуар
    • Tümünü Gör »
  • GSM
  • Anten ve Konektör
    • Антенлер
    • Konektörler ve Dönüştürücüler
    • Tümünü Gör »
  • Tümünü Gör »
• Китап
  • Ардуино
  • Bilgisayar ve Programlama
  • Электроник ве Роботик
  • Тасарим
  • Ocuklar için
  • Диер Китаплар
  • Интернет
  • Tümünü Gör »
• Компонент
  • Зуммер / Hoparlör
  • Джойстик
  • Mikrodenetleyici
    • PIC Serisi Mikrodenetleyiciler
    • Атмель Микроденетлейичилери
    • Tümünü Gör »

.