Античастицы

Антивещество.

Каждой частице отвечает античастица, с которой частица может взаимно уничтожиться, т.е. «аннигилировать», в результате чего высвобождается энергия. «Чистой» энергии самой по себе, однако, не существует; в результате аннигиляции возникают новые частицы (например, фотоны), уносящие эту энергию.

Античастица в большинстве случаев обладает противоположными по отношению к соответствующей частице свойствами: если частица под действием сильного, слабого или электромагнитного полей движется влево, то ее античастица будет двигаться вправо. Короче говоря, античастица имеет противоположные знаки всех зарядов (кроме массового заряда). Если частица составная, как, например, нейтрон, то ее античастица состоит из компонент с противоположными знаками зарядов. Так, антиэлектрон имеет электрический заряд +1, слабый заряд +1/2 и называется позитроном. Антинейтрон состоит из и-антикварков с электрическим зарядом –2/3 и d-антикварков с электрическим зарядом +1/3. Истинно нейтральные частицы являются своими собственными античастицами: античастица фотона – фотон.

Согласно современным теоретическим представлениям, своя античастица должна быть для каждой существующей в природе частицы. И многие античастицы, в том числе позитроны и антинейтроны, действительно были получены в лаборатории. Следствия этого исключительно важны и лежат в основе всей экспериментальной физики элементарных частиц. Согласно теории относительности, масса и энергия эквивалентны, и в определенных условиях энергия может быть превращена в массу. Поскольку заряд сохраняется, а заряд вакуума (пустого пространства) равен нулю, из вакуума, как кролики из шляпы фокусника, могут возникать любые пары частиц и античастиц (с нулевым суммарным зарядом), лишь бы энергия была достаточной для создания их массы.

Так, в экспериментах одного из обычных сегодня типов электроны заставляют сталкиваться с позитронами, создавая энергию с нулевым полным зарядом, которая может реализовываться в виде любой пары частица – античастица, лишь бы ее хватало для создания их массы. Точно так же в любом другом эксперименте со столкновениями частиц энергия может возникать в виде новых частиц любых типов, если они образуют пары с нулевым суммарным зарядом. Таким образом, ускорители частиц не просто зондируют структуру материи, а создают новые виды материи, в том числе и такие, которых, возможно, уже не было со времени Большого взрыва, давшего начало нашей Вселенной (см. также АНТИВЕЩЕСТВО; КОСМОЛОГИЯ В АСТРОНОМИИ; УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ).

Античастица электрона

Первой античастицей, чье существование было предсказано, а потом доказано научно, стал позитрон.

Чтобы понять происхождение этой античастицы, стоит обратиться к строению атома. Известно, что ядро атома содержит протоны (положительно заряженные частицы) и нейтроны (частицы, не имеющие заряда). По его орбитам обращаются электроны – частицы с отрицательным электрическим зарядом.

Позитрон – античастица электрона. Она обладает положительным зарядом. В физике символ позитрона выглядит таким образом: е+ (для обозначения электрона используется символ е-). Появляется эта античастица в результате радиоактивного распада.

Люди на самом деле изучают, как оснастить космический аппарат топливом на антивеществе

Движение ракеты на антивеществе гипотетически возможно; основным ограничением является сбор достаточного количества антивещества, чтобы это могло осуществиться.

Пока не существует технологий для массового производства или сбора антивещества в объемах, необходимых для такого применения. Однако ученые ведут работы над имитацией такого движения и хранения этого самого антивещества. Однажды, если мы найдем способ произвести большое количество антивещества, их исследования могут помочь межзвездным путешествиям воплотиться в реальности.

По материалам symmetrymagazine.org

Строение и распад

Кварковая структура нейтрона

Считается надёжно установленным, что нейтрон является связанным состоянием трёх кварков: одного «верхнего» (u) и двух «нижних» (d) кварков (кварковая структура udd). Близость значений масс протона и нейтрона обусловлена свойством приближённой изотопической инвариантности: в протоне (кварковая структура uud) один d-кварк заменяется на u-кварк, но поскольку массы этих кварков очень близки, такая замена слабо сказывается на массе составной частицы.

Поскольку нейтрон тяжелее протона (на 1,293 332 36(46) МэВ, или 0,001 388 449 33(49) а.е.м.), то он может распадаться в свободном состоянии. Единственным каналом распада, разрешённым законом сохранения энергии и законами сохранения электрического заряда, барионного и лептонного квантовых чисел, является бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино (а также, возможно, гамма-квант). Поскольку этот распад идёт с образованием лептонов и изменением аромата кварков, то он обязан происходить только за счёт слабого взаимодействия. Однако ввиду специфических свойств слабого взаимодействия, скорость этой реакции аномально мала из-за крайне малого энерговыделения (разности масс начальных и конечных частиц). Именно этим объясняется тот факт, что нейтрон является настоящим долгожителем среди элементарных частиц: его время жизни, приблизительно равное 15 минутам, это примерно в миллиард раз больше времени жизни мюона — следующей за нейтроном метастабильной частицы по времени жизни.

Кроме того, разница масс между протоном и нейтроном, составляющая около 1,3 МэВ, невелика по меркам ядерной физики. Вследствие этого в ядрах нейтрон может находиться в более глубокой потенциальной яме, чем протон, и потому бета-распад нейтрона оказывается энергетически невыгодным. Это приводит к тому, что в ядрах нейтрон может быть стабильным. Более того, в нейтроно-дефицитных ядрах происходит бета-распад протона в нейтрон (с захватом орбитального электрона или вылетом позитрона); этот процесс энергетически запрещён для свободного протона.

На кварковом уровне бета-распад нейтрона может быть описан как превращение одного из d-кварков в u-кварк с испусканием виртуального W−-бозона, который немедленно распадается на электрон и электронное антинейтрино.

Изучение распада свободного нейтрона важно для уточнения свойств слабого взаимодействия, а также поиска нарушений временно́й инвариантности, нейтрон-антинейтронных осцилляций и т. п.

Внутренняя структура нейтрона впервые была экспериментально исследована Р. Хофштадтером путём изучения столкновений пучка электронов высоких энергий (2 ГэВ) с нейтронами, входящими в состав дейтрона (Нобелевская премия по физике 1961 г.). Нейтрон состоит из тяжёлой сердцевины (керна) радиусом ≈ 0,25·10−13 см, с высокой плотностью массы и заряда, которая имеет общий заряд ≈ +0,35 e, и окружающей его относительно разреженной оболочки («мезонной шубы»). На расстоянии от ≈ 0,25·10−13 до ≈ 1,4·10−13 см эта оболочка состоит в основном из виртуальных ρ- и π-мезонов и обладает общим зарядом ≈ −0,50 e. Дальше расстояния ≈ 2,5·10−13 см от центра простирается оболочка из виртуальных ω- и π-мезонов, несущих суммарный заряд около +0,15 e.

Из чего состоит атом?

Составляют ядро атома элементарные частицы – нейтроны и протоны, а по замкнутым орбиталям вокруг атомного ядра движутся электроны.

Что такое нейтрон?

Нейтрон (n) представляет собой элементарную нейтральную частицу, относительная масса которой составляет 1,00866 атомной единицы массы (а.е.м.).

Что такое протон?

Протон (р) представляет собой элементарную частицу, относительная масса которой составляет 1,00728 атомной единицы массы, положительным зарядом +1 и спином 1/2. Протон ( переводится с греческого как основной, первый) относится к барионам. В ядре атома число протонов равно порядковому номеру химического элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Что такое электрон?

Электрон ( е–) представляет собой элементарную частицу, масса которой составляет 0,00055 а.е.м.; условный заряд электрона: — 1. Количество электронов в атоме равняется заряду ядра атома (соответствует порядковому номеру химического элемента в Периодической системе Менделеева).

Вокруг ядра электроны двигаются по орбиталям, которые строго определены и образуется электронное облако.

Область пространства вокруг атомного ядра, где с вероятностью более 90% присутствуют электроны, определяет форму электронного облака.

Электронное облако р-электрона по внешнему виду напоминает гантель; на трех р-орбиталях по максимуму могут находиться лишь шесть электронов.

Электронное облако s-электрона представляет собой сферу; на s-энергетическом подуровне максимальное количество электронов, которые могут там находиться – это 2.

Изображают орбитали в виде квадрата, снизу или сверху него прописывают значения главного и побочного квантовых чисел, которые описывают эту орбиталь.

Данная запись носит название графическая электронная формула. Она выглядит следующим образом:

С помощью стрелок в данной формуле обозначают электрон. Направление стрелки соответствует направлению спина – это собственный магнитный момент электрона. Электроны, имеющие противоположные спины (на картинке это направленные в противоположные стороны стрелочки), получили название спаренные.

Электронные конфигурации атомов элементов можно представить в виде формул, в которых:

• Указывают символы подуровня;
• Степень у символа показывает число электронов данного подуровня;
• Коэффициент, стоящий перед символом подуровня обозначает его принадлежность к данному уровню.

Существование античастиц

Существование античастиц было предсказано П. А. М. Дираком. Полученное им в 1928 году квантовое релятивистское уравнение движения электрона (уравнение Дирака) с необходимостью содержало решения с отрицательными энергиями. В дальнейшем было показано, что исчезновение электрона с отрицательной энергией следует интерпретировать как возникновение частицы (той же массы) с положительной энергией и с положительным электрическим зарядом, то есть античастицы по отношению к электрону. Эта частица — позитрон — была открыта в 1932 году.

В последующих экспериментах было установлено, что не только электрон, но и все остальные частицы имеют свои античастицы. В 1936 году в космических лучах были открыты мюон (μ−) и μ+ его античастица, а в 1947 — π− и π+ — мезоны, составляющие пару частица — античастица; в 1955 в опытах на ускорителе зарегистрирован антипротон, в 1956 — антинейтрон, в 1966 — антидейтерий, в 1970 — антигелий, в 1998 — антиводород, в 2011 — антигелий-4 и т. д. К настоящему времени наблюдались античастицы практически всех известных частиц, и не вызывает сомнения, что античастицы имеются у всех частиц.

Истинно нейтральные частицы

Основная статья: Истинно нейтральные частицы

Для некоторых нейтральных частиц античастица тождественно совпадает с частицей. Это, в частности, фотон, нейтральный пи-мезон, эта-мезон и прочие кварконии, хиггсовский бозон, Z-бозон, гравитон. Такие частицы называют истинно нейтральными.
Подчеркнём, что электрически нейтральные частицы могут и не совпадать со своими античастицами. Это, в частности, касается нейтрона, нейтрино, нейтрального каона и т. д.

Все известные истинно нейтральные частицы — бозоны, однако в принципе могут существовать и истинно нейтральные фермионы (т. н. майорановские частицы).

Аннигиляция

Термин «аннигиляция» переводится как «исчезновение» или «уничтожение». Когда Поль Дирак предположил, что частица электрон и античастица электрона исчезнут при столкновении, имелась в виду именно их аннигиляция. Иными словами, этим термином описывается процесс взаимодействия материи и антиматерии, приводящий к их взаимному исчезновению и выбросу энергетических ресурсов в ходе данного процесса. Как такового уничтожения материи при этом не происходит, она лишь начинает существовать в другой форме.

В ходе столкновения электрона и позитрона вырабатываются фотоны – кванты электромагнитного излучения. Они не имеют ни заряда, ни массы покоя.

Существует и обратный процесс, называемый «рождение пары». В этом случае частица и античастица появляются в результате электромагнитного или иного взаимодействия.

Даже при столкновении одного позитрона и одного электрона выбрасывается энергия. Достаточно представить, к чему приведет столкновение множества частиц с античастицами. Энергетический потенциал аннигиляции для человечества неоценим.

Протон в химии

Ядро атома водорода состоит из одного протона. Протон в химическом смысле является ионом водорода (точнее, его лёгкого изотопа — протия) без электрона.

Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер. Порядковый номер химического элемента в периодической таблице (и, соответственно, все его химические свойства) полностью определяются зарядом ядра его атомов, который, в свою очередь, равен количеству протонов в ядре (протонному числу).

Положительно заряженный ион (катион) водорода — H+ в химии является мощным акцептором электронов и, соответственно, участвует в реакциях донорно-акцепторного взаимодействия

Протонирование, присоединение протона к веществу имеет важное значение во многих химических реакциях, например, при нейтрализации, электрофильном присоединении и электрофильном замещении, образовании ониевых соединений.. Источником протонов в химии являются минеральные (азотная, серная, фосфорная и другие) и органические (муравьиная, уксусная, щавелевая и другие) кислоты

В водном растворе кислоты способны к диссоциации с отщеплением протона, образующего катион гидроксония.

Источником протонов в химии являются минеральные (азотная, серная, фосфорная и другие) и органические (муравьиная, уксусная, щавелевая и другие) кислоты. В водном растворе кислоты способны к диссоциации с отщеплением протона, образующего катион гидроксония.

В газовой фазе протоны получают ионизацией — отрывом электрона от атома водорода. Потенциал ионизации невозбуждённого атома водорода составляет 13,595 эВ. При ионизации молекулярного водорода быстрыми электронами при атмосферном давлении и комнатной температуре первоначально образуется молекулярный ион водорода (H₂+) — физическая система, состоящая из двух протонов, удерживающихся вместе на расстоянии 1,06 Å одним электроном. Стабильность такой системы, по Полингу, вызвана резонансом электрона между двумя протонами с «резонансной частотой», равной 7·1014 с−1. При повышении температуры до нескольких тысяч градусов состав продуктов ионизации водорода изменяется в пользу протонов — H+.

Свойства протона

Относится к барионам, имеет спин 1⁄₂, электрический заряд +1 (в единицах элементарного электрического заряда). В физике элементарных частиц рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1⁄₂ (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Состоит из трёх кварков (один d-кварк и два u-кварка). Стабилен.

Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет (рекомендованные значения CODATA 2018 года, в скобках указана погрешность величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение):

• 938,272 088 16(29) МэВ;
• 1,007 276 466 621(53) а. е. м.;
• 1,672 621 923 69(51)⋅10−27кг;
• 1836,152 673 43(11) массы электрона.

Внутренняя чётность протона равна 1.

Отношение масс протона и электрона, равное 1836,152 673 43(11), с точностью до 0,002 % равно значению 6π5 = 1836,118…[значимость факта?]

Внутренняя структура протона впервые была экспериментально исследована Р. Хофштадтером путём изучения столкновений пучка электронов высоких энергий (2 ГэВ) с протонами (Нобелевская премия по физике 1961 г.). Протон состоит из тяжёлой сердцевины (керна) радиусом ≈0,25·10−13 см, с высокой плотностью массы и заряда, которая несёт ≈35%{\displaystyle \approx 35\,\%} электрического заряда протона, и окружающей его относительно разреженной оболочки. На расстоянии от ≈0,25·10−13 до ≈1,4·10−13 см эта оболочка состоит в основном из виртуальных ρ- и π-мезонов, несущих ~50% электрического заряда протона, затем до расстояния ≈2,5·10−13 см простирается оболочка из виртуальных ω- и π-мезонов, несущих ~15 % его заряда.

Давление в центре протона, создаваемое кварками, составляет порядка 1035Па (1030атмосфер), то есть выше давления внутри нейтронных звёзд.

Магнитный момент протона измеряется путём измерения отношения резонансной частоты прецессии магнитного момента протона в заданном однородном магнитном поле и циклотронной частоты обращения протона по круговой орбите в том же самом поле. Он равен 2,792 847 344 63(82) ядерного магнетона, или 1,410 606 797 36(60)×10-26Дж/Тл.

С протоном связаны несколько физических величин, имеющих размерность длины, в частности:

• комптоновская длина волны λK=2πℏmc≈1,32⋅10−13{\displaystyle \lambda _{K}={2\pi \hbar }/{mc}\approx 1{,}32\cdot 10^{-13}} см;
• среднеквадратический радиус распределения электрического заряда (электрический радиус) rE≈0,8418410−13{\displaystyle r_{E}\approx 0{,}8418410^{-13}} см (см. ниже);
• гравитационный радиус RG=2Gmc2≈2,48⋅10−52{\displaystyle R_{G}={2Gm}/{c^{2}}\approx 2{,}48\cdot 10^{-52}} см.

Измерения электрического радиуса протона с помощью атомов обычного водорода, проводимые разными методами с 1960-х годов, привели (CODATA-2014) к результату 0,8751 ± 0,0061 фемтометра (1 фм = 10−15 м). Первые эксперименты с атомами (где электрон заменён на мюон) дали для этого радиуса на 4 % меньший результат 0,84184 ± 0,00067 фм. Причины этого различия окончательно не выяснены. Измерения лэмбовского сдвига в атоме обычного водорода, проведённые в 2019 году, дали значение 0,833±0,010 фм, что хотя и согласуется с данными, полученными из мюонного водорода, но по-прежнему противоречит данным старых экспериментов. Позже в 2019 году были опубликованы результаты эксперимента PRad, выполненного в Лаборатории Джефферсона группой учёных под руководством А. Гаспаряна, в котором для определения радиуса протона использовалось рассеяние электронов. Результат оказался равен 0,831±0,007±0.012 фм.

Так называемый слабый заряд протона Q_w ≈ 1 − 4 sin2θ_W, определяющий его участие в слабых взаимодействиях путём обмена Z-бозоном (аналогично тому как электрический заряд частицы определяет её участие в электромагнитных взаимодействиях путём обмена фотоном), составляет 0,0719 ± 0,0045, согласно экспериментальным измерениям нарушения чётности при рассеянии поляризованных электронов на протонах. Измеренная величина в пределах экспериментальной погрешности согласуется с теоретическими предсказаниями Стандартной модели (0,0708 ± 0,0003).

История[править]

В 1815 году Уильям Праут предположил, что все атомы состоят из атомов водорода, основываясь на том, что относительная атомная масса химических элементов приблизительно пропорциональна целым числам. Более точные измерения показали, что гипотеза Праута неверна. В 1886 году Eugen Goldstein открыл анодные (каналовые) лучи и показал, что они являются потоком положительно заряженных ионов, образующихся в газе. Отношение массы к заряду ионов у разных газов оказалось различным, достигая минимума у водородных ионов. В 1896 в катодных лучах был открыт отрицательно заряженный электрон.

После открытия Резерфордом атомных ядер в 1911 году, Антониус ван ден Брук предположил, что атомный номер химического элемента, задающий положение элемента в периодической таблице, равен заряду ядра. Генри Мозли подтвердил это экспериментально в 1913 году с помощью рентгеноспектрального анализа.

Открытие протона относится к 1917 году, когда Резерфорд своими экспериментами доказал, что ядро водорода присутствует также в других атомах.
До этого Резерфорд обнаружил ядра водорода с помощью сцинтилляционных счётчиков в водородном газе, после облучения газа альфа-частицами. Облучение альфа-частицами воздуха и азота также производило ядра водорода. При столкновении альфа-частицы с ядром азота возникает кислород-17 и вылетает протон, ядерная реакция записывается следующим образом: 14N + α → 17O + p.

Открытия Резерфорда показали, что не весь атом водорода, как это предполагал Праут, а только ядро водорода, является наименьшей и универсальной частицей, входящей в состав каждого ядра. Резерфорд выбрал для наименования ядра водорода два названия – протон, основываясь на греческом слове πρῶτον, то есть первый, и prouton, в честь Праута. В 1920 году Британская ассоциация развития науки остановила свой выбор на слове протон, учитывая также название protyle, которое дал Праут водородному атому как универсальному объекту для всех атомов в своей гипотезе.

Открытие

Идея о водородоподобной частице как составной части других атомов развивалась в течение долгого времени. В 1815 году английский химик Праут предположил, что все атомы состоят из атомов водорода (которые он назвал «protyle»), основываясь на том, что атомные массы элементов в целое число раз превосходят массу атома водорода (Гипотеза Праута), хотя это не совсем точно.

В 1886 году Гольдштейн открыл каналовые лучи (известные также как анодные лучи) и показал, что это — положительно заряжённые частицы (ионы). Вильгельм Вин в 1898 году доказал, что самые лёгкие из них — ионы водорода (ныне называемые протонами). Действуя на движущиеся протоны электрическими и магнитными полями, Вильгельм Вин измерил отношение заряда протона к его массе.

В 1917 году (в опытах, опубликованных в 1919 и 1925 годах) Резерфорд заметил, что когда альфа-частицы попадают в воздух, на сцинтилляционных детекторах появляются вспышки от других, более лёгких (судя по длине пробега) частиц. В чистом азоте они появлялись чаще. В 1919 году году Резерфорд сделал вывод:

Это событие часто называют открытием протона.

Слово «протон» предложил Резерфорд в 1920 году.

2.3.2 Электрические заряды протона

В первой половине 20 века физика считала, что у протона имеется только один электрический заряд и он равен +e.

После появления гипотезы кварков, физика предположила что внутри протона имеются не один, а три электрических заряда: два электрических заряда +2e/3 и один электрический заряд -e/3. В сумме эти заряды дают +e. Это было сделано, поскольку физика предположила, что протон имеет сложную структуру и состоит из двух u-кварков с зарядом +2e/3 и одного d-кварка с зарядом -e/3. Но кварки не были найдены ни в природе, ни на ускорителях ни при каких энергиях и оставалось либо принять их существование на веру (что и сделали сторонники Стандартной модели), либо искать другую структуру элементарных частиц. Но вместе с этим в физике постоянно накапливалась экспериментальная информация об элементарных частицах и когда ее накопилось достаточно для переосмысления сделанного, на свет появилась полевая теория элементарных частиц.

Согласно полевой теории элементарных частиц, постоянное электрическое поле элементарных частиц с квантовым числом L>0, как заряженных, так и нейтральных, создается постоянной компонентой электромагнитного поля соответствующей элементарной частицы (не электрический заряд является первопричиной электрического поля, как физика считала в 19 веке, а электрические поля элементарных частиц таковы, что они соответствуют полям электрических зарядов). А поле электрического заряда возникает в результате наличия асимметрии между внешней и внутренней полусферами, генерирующими электрические поля противоположных знаков. Для заряженных элементарных частиц в дальней зоне генерируется поле элементарного электрического заряда, а знак электрического заряда определяется знаком электрического поля, генерируемого внешней полусферой. В ближней зоне данное поле обладает сложной структурой и является дипольным, но дипольным моментом оно не обладает. Для приближенного описания данного поля как системы точечных зарядов потребуется не менее 6 «кварков» внутри протона — лучше если взять 8 «кварков». Понятное дело, что электрические заряды таких «кварков» будут совершенно иными, чем считает стандартная модель (со своими кварками).

Полевая теория элементарных частиц установила, что у протона, как и у любой другой положительно заряженной элементарной частицы, можно выделить два электрических заряда и соответственно два электрических радиуса:

• электрический радиус внешнего постоянного электрического поля (заряда q₊=+1.25e) — r_q+= 4.39 10-14 см,
• электрический радиус внутреннего постоянного электрического поля (заряда q_—=-0.25e) — r_q-= 2.45 10-14 см.

Данные характеристики электрического поля протона соответствуют распределению 1 полевой теории элементарных частиц. Физика пока экспериментально не установила точность данного распределения, и какое распределение наиболее точно соответствует реальной структуре постоянного электрического поля протона в ближней зоне, равно как и саму структуру электрического поля протона в ближней зоне (на расстояниях порядка rp). Как видите, электрические заряды близки по величине к зарядам предполагаемых кварков (+4/3e=+1.333e и -1/3e=-0.333e) в протоне, но в отличие от кварков, электромагнитные поля в природе существуют, и аналогичной структурой постоянного электрического поля обладает любая положительно заряженная элементарная частица, независимо от величины спина и … .

Величины электрических радиусов для каждой элементарной частицы уникальны и определяются главным квантовым числом в полевой теории L, величиной массы покоя, процентом энергии заключенной в переменном электромагнитном поле (где работает квантовая механика) и структурой постоянной составляющей электромагнитного поля элементарной частицы (одинаковой для всех элементарных частиц с заданным главным квантовым числом L), генерирующей внешнее постоянное электрическое поле. Электрический радиус указывает среднее местонахождение равномерно распределенного по окружности электрического заряда, создающего аналогичное электрическое поле. Оба электрических заряда лежат в одной плоскости (плоскости вращения переменного электромагнитного поля элементарной частицы) и имеют общий центр, совпадающий с центром вращения переменного электромагнитного поля элементарной частицы.

Примечания[править]

1. Yao W.-M. et al., (Particle Data Group), Physics Letters, Vol. B667, P. 1 (2008) and 2009 partial update for the 2010 edition.
2. ↑ P.J. Mohr, B.N. Taylor, and D.B. Newell (2011), «The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants» (Web Version 6.0). This database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. Available: http://physics.nist.gov/constants . National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.

3. Quarks and Nuclei. — World Scientific, 1984. — С. 65–66. — ISBN 9971-966-61-1о книге

4. S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison, C. Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S. Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K. Szabo, and G. Vulvert (21 November 2008). «Ab Initio Determination of Light Hadron Masses». Science 322 (5905): 1224–7. DOI:10.1126/science.1163233. PMID 19023076.

5. Fundamentals in Nuclear Physics. — Springer, 2005. — ISBN 0-387-01672-4о книге

6. Ingo Sick. On the rms-radius of the proton. Phys.Lett.B576:62-67,2003.
7. Randolf Pohl at all. The size of the proton. Nature, 2010, Vol. 466, P. 213–216.

8. S.N. Ahmed et al. (SNO Collaboration) (2004). «Constraints on nucleon decay via invisible modes from the Sudbury Neutrino Observatory». Physical Review Letters 92 (10). DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID 15089201.

9. H. Nishino et al (Kamiokande collaboration) (2009). Search for Proton Decay via p → e + π0 and p → μ + π0 in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters 102 (14): 141801. doi: 10.1103/PhysRevLett.102.141801.
10. Headrick, J.M.; Diken, E.G.; Walters, R. S.; Hammer, N. I.; Christie, R.A. ; Cui, J.; Myshakin, E.M.; Duncan, M.A.; Johnson, M.A.; Jordan, K.D. (2005). «Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in Water Clusters». Science 308 (5729): 1765–69. DOI:10.1126/science.1113094. PMID 15961665.
11. R.H. Petrucci, W.S. Harwood, and F.G. Herring. General Chemistry. 8th edition. page 41. (2002).
12. Romer A (1997). «Proton or prouton? Rutherford and the depths of the atom». Amer. J. Phys. 65 (8). DOI:10.1119/1.18640.
13. ↑
    «Apollo 11 Mission». Lunar and Planetary Institute. 2009. Retrieved 2009-06-12.
14. ↑
    «Space Travel and Cancer Linked? Stony Brook Researcher Secures NASA Grant to Study Effects of Space Radiation». Brookhaven National Laboratory. 12 December 2007. Retrieved 2009-06-12.

15. N.W. Green and A.R. Frederickson. «A Study of Spacecraft Charging due to Exposure to Interplanetary Protons» (PDF). Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 2009-06-12.

16. ↑
    B. Shukitt-Hale, A. Szprengiel, J. Pluhar, B.M. Rabin, and J.A. Joseph. «The effects of proton exposure on neurochemistry and behavior». Elsevier/COSPAR. Retrieved 2009-06-12.

17. Space and life: an introduction to space biology and medicine. — CRC Press, 2004. — С. 135–138. — ISBN 0-415-31759-2о книге

18. G. Gabrielse (2006). «Antiproton mass measurements». International Journal of Mass Spectrometry 251 (2–3): 273–280. DOI:10.1016/j.ijms.2006.02.013.

19. Fedosin S.G. The radius of the proton in the self-consistent model. Hadronic Journal, 2012, Vol. 35, No. 4, P. 349 – 363; статья на русском языке: Радиус протона в самосогласованной модели.
20. Комментарии к книге: Федосин С.Г. Физические теории и бесконечная вложенность материи. Пермь, 2009, 844 стр., Табл. 21, Ил.41, Библ. 289 назв. ISBN 978-5-9901951-1-0
21. Fedosin S.G. The Gravitational Field in the Relativistic Uniform Model within the Framework of the Covariant Theory of Gravitation. International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy, Vol. 78, pp. 39-50 (2018). http://dx.doi.org/10.18052/www.scipress.com/ILCPA.78.39. // Гравитационное поле в релятивистской однородной модели в рамках ковариантной теории гравитации.

22. Иванов И. «Какую форму имеет быстро летящий протон?» = B. Blok, L. Frankfurt, M. Strikman. On the shape of a rapid hadron in QCD.

Открытие

Существование позитрона впервые было предположено в 1928 годуПолем Дираком. Теория Дирака описывала не только электрон с отрицательным электрическим зарядом, но и аналогичную частицу с положительным зарядом. Отсутствие такой частицы в природе рассматривалось как указание на «лишние решения» уравнений Дирака. Зато открытие позитрона явилось триумфом теории.

В соответствии с теорией Дирака электрон и позитрон могут рождаться парой, и на этот процесс должна быть затрачена энергия, равная энергии покоя этих частиц, 2×0,511 МэВ. Поскольку были известны естественные радиоактивные вещества, испускавшие γ-кванты с энергией больше 1 МэВ, представлялось возможным получить позитроны в лаборатории, что и было сделано. Экспериментальное сравнение свойств позитронов и электронов показало, что все физические характеристики этих частиц, кроме знака электрического заряда, совпадают.

Позитрон был открыт в 1932 году американским физиком Андерсоном при наблюдении космического излучения с помощью камеры Вильсона, помещённой в магнитное поле. Он сфотографировал следы частиц, которые очень напоминали следы электронов, но имели изгиб под действием магнитного поля, противоположный следам электронов, что свидетельствовало о положительном электрическом заряде обнаруженных частиц. Вскоре после этого открытия, также с помощью камеры Вильсона, были получены фотографии, проливавшие свет на происхождение позитронов: под действием γ-квантов вторичного космического излучения позитроны рождались в парах с обычными электронами. Такие свойства вновь открытой частицы оказались в поразительном согласии с уже имевшейся релятивистской теорией электрона Дирака. В 1934 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри во Франции открыли ещё один источник позитронов — β+-радиоактивность.

Название «позитрон» придумал сам Андерсон. Андерсон также предлагал переименовать электроны в «негатроны»; этот термин в отношении электронов по-прежнему используют в случаях, когда электроны и позитроны рассматриваются совместно; в этих случаях термин «электрон» часто относят к обеим частицам — электрону (негатрону) и позитрону.

Позитрон оказался первой открытой античастицей. Существование античастицы электрона и соответствие суммарных свойств двух античастиц выводам теории Дирака, которая могла быть обобщена на другие частицы, указывали на возможность парной природы всех элементарных частиц и ориентировало последующие физические исследования. Такая ориентация оказалась необычайно плодотворной, и в настоящее время парная природа элементарных частиц является точно установленным законом природы, обоснованным большим числом экспериментальных фактов.