يوم واحد، وحياتنا تأتي إلى نهايتها، وسوف تصبح حياتنا الكوكب الأزرق لم تعد صالحة للسكن، وحتى الشمس، ودرب التبانة تدمر في نهاية المطاف. تلك التي ذكرناها جود الأبدي، وكلها لها دورة حياة خاصة بهم. ومع ذلك، فإن جميع الجسيمات التي تشكل - بروتون ل، إذا يقتصر الحياة؟

في عام 1919، عندما أعلن رذرفورد اكتشاف البروتون، الشعب الوحيد معرفة التكوين الأساسي من الجسيمات فقط إلكتروني .

في ذلك الوقت، الفيزياء فهم من البروتون هو بروتون المستحيل أنها لا تنتهك قانون حفظ الشحنة يحدث تسوس في القضية. بعد مرور عشر سنوات، هيرمان ويل (هيرمان ويل) لشرح استقرار مادة، واقترح مبدأ الحفاظ على عدد باريون . في عام 1932 وجدت النيوترون والبروتونات تنتمي إلى ثقيلة الفرعية، وزنهم هو عدد الفرعية +1 عدد باريون منه الجسيم المضاد -1، رقم باريون الإلكترونات هو صفر. على سبيل المثال، يمكن أن النيوترونات تسوس إلى بروتون، إلكترون ونيوترينو عدد مكافحة الكلي للشبه الوزن في هذه العملية هو ثابت.

النيوترونات في نواة مستقرة جدا، ولكن يحدث النيوترون تسوس الحرة في حوالي 15 دقيقة، وعدد من وزنه قبل وبعد اضمحلال الطفل هي +1. في الوقت الحاضر، ونحن لم نعثر على أدلة والبروتونات الاضمحلال. حسنا، انها الإلكترونية؟ ووفقا لحفظ الطاقة والمحافظة على تهمة، الإلكترون لا يجوز أبدا أن يكون وجود مستقر: بقدر كما هو معروف، لا جودة منخفضة الجسيمات المشحونة سلبا موجودة.

إذا كان الوزن يتم حفظها عدد من عدد الفرعية الكم على الاطلاق، والبروتونات كما أخف وزن الطفل، بل هو مستقر تماما. حتى بعد اكتشاف البوزيترون (النسخة المادة المضادة للإلكترون)، هو الميزون ميكرون والميزونات التي هي أخف وزنا من جزيئات البروتون لا تزال لديها يتم العثور على أي سبب للشك في استقرار البروتون.

فيزيائي موريس غولدهابر قال ذات مرة ، إذا كان عمر بروتون أقل من 10 16 سنوات، فإننا يجب أن يشعر من عظامهم، وذلك لأن أجسامنا سيكون له مشعة قاتلة . 10 16 وهذا هو 1 متبوعا 160، على سبيل المقارنة، فإن عمر الكون 138 مليون سنة فقط، وهي عبارة عن 1 يتبع وراء 100.

في عام 1954، تم تحسين Goldhaber من تقديره السابق. وقال انه يعتقد انه اذا كانت تفقد الرغبة في جعل نواة النووية في حالة مثارة، مما قد يؤدي إلى الانشطار، وقال انه 232 ث الحياة المربوطة النووية تحسب للحصول على النتيجة أكثر من 10 20 سنوات. وفي وقت لاحق، جورجي Flerov سيتم قريبا تمديد هذا العدد إلى أكثر من 3 10 23 سنوات.

Goldhaber وأيضا فريد رينس و كلايد كوان التعاون، لاختبار إمكانية الملاحظة المباشرة للتسوس البروتون. من التجربة 500 لتر يتألف من السائل الفلورسنت، ويحيط السائل من قبل المحيطة أنبوب مضخم 90 (وPMT)، وقد تم تصميم هذا الجهاز في الأصل للكشف عن مفاعل نيوترينو. لكنها لم تجد أي إشارة، مما يشير إلى أن البروتونات مجانية (ليست ملزمة البروتونات من قبل أولئك داخل النواة) يجب أن تكون الحياة أفضل من 10 21 سنوات أطول، ويجب أن تكون ملزمة الحياة النيوكليون أكبر من 10 22 سنوات. بحلول عام 1974، في تجربة الأشعة الكونية مع 20 طنا من السائل الفلورسنت، وسيتم دفع رينس وزملاؤه إلى عمر بروتون من 10 30 أكثر من سنة.

وفي الوقت نفسه، في عام 1966، أندريه ساخاروف التي قطعناها على أنفسنا بعض يمكن ملاحظتها في الكون الجسيمات - عدم التماثل والجسيمات المضادة الشروط (هذا التماثل هو جزء مهم من الكون الحديث، هو القوة الدافعة الرئيسية الكواكب والنجوم والمجرات مثل تشكيل هيكل). واحد منهم هو باريون عادل الحفاظ على عدد تقريبي ، ولكن قد تكون انتهكت (ويقابل اثنين آخرين في حالة التوازن الحراري، ووجود الضرر التماثل C وCP التفاعلات متماثل) في مرحلة مبكرة من توسع الكون. قد تحدث الحفاظ على الطاقة تفاعل باريون انتهاك عدد بروتون الاضمحلال، ولكن الذي أدلى به بروتون قد يكون ساخاروف الحياة أكبر من 10 50 في مثل هذا يؤدي عدد من علماء الفيزياء التجريبية سيجعل باليأس قليلا.

ولكن في السنوات التي تلت عام 1974، بدأت الأمور تتحول. في ذلك الوقت، الفيزياء اقترح نظرية موحدة الكبرى (القز)، فإنه ليس فقط لتوحيد القوة النووية ، القوة النووية الضعيفة ، القوة الكهرومغناطيسية (لا تشمل الجاذبية لأننا لم طور نظرية الجاذبية الكمومية)، ولكن أيضا الكواركات واللبتونات ترتبط ارتباطا وثيقا. السماح عدد الفرعية GUT ليس الحفاظ عليه. خاصة هوارد جورجي و شيلدون Glashow ويتوقع الحد الأدنى SU (5) نموذج، في 10 31 1 الفاصل الزمني من تسوس بروتون في البوزيترونات ومحايد الميزون (ص ه + 0 )، والتي يمكن ملاحظتها مع الحد الأدنى من 10 30 في الفرق ليس كثيرا.

البروتونات (البروتون) الاضمحلال في البوزيترونات (البوزيترون) والميزون محايد ()، الاضمحلال فورا إلى قسمين الفوتونات (غاما). | المصدر:

نرى هنا، أنت بالتأكيد بالفعل في شك، إلا أن عمر الكون 13800000000 سنة، في حين أن متوسط العمر المتوقع يصل إلى 10 البروتونات 30 سنوات، ثم كيف يمكن قياس في حياتنا من تسوس بروتون في ذلك؟ في الواقع، نحن لسنا في حاجة إلى الانتظار لأغراض محددة، والبروتونات اختيار تسوس. 10 30 وتمثل تقديرات بروتون العام نصف الحياة : من المحتمل أن يكون نصف الوقت بروتون تسوس أي عينات المواد المخدرة. ولذلك، فإن المفتاح هو أن ننظر لتسوس بروتون سوف تحتاج لجمع عدد كبير من البروتونات، والتي سوف تزيد فرصنا للكشف عن بروتون الاضمحلال.

هوارد وشيلدون النموذج مع علماء الفيزياء التجريبية نواصل البحث عن الدافع. وبحلول عام 1981، هي التي شنت 7 في مثل هذه التجارب العميقة تحت الأرض، لأنها إما استخدام نشطة تماما للكشف عن المياه كيرينكوف، أو المستخدمة لرصد عينة المسعر عدد كبير من البروتونات. كشف المكتب البحري الدولي وتجربة سوبر كاميوكاندي نيوترينو تجربة الكشف هو العثور على أهمية تسوس بروتون التجريبية. ومع ذلك، فإن هذه التجارب أن يكون الحد الأدنى من الحياة بروتون ارتفع إلى 10 32 سنوات، ويقلل من الحد الأدنى جدوى نظرية SU (5) مواصفات موحدة الكبرى.

في عام 1987، IMB وKamiokande الثاني بسبب الكشف عن الإفراج عن سوبر نوفا النيوترونات SN1987A الشهرة. Kamiokande II بالفعل في دراسة النيوترونات الشمسية والنيوترونات في الغلاف الجوي، ولكن خليفتها - تجربة سوبر كاميوكاندي تذبذب النيوترينو من الغلاف الجوي، وكانت الشمس فتحا الملاحظة. حاليا، فإن تجربة سوبر كاميوكاندي من تسوس بروتون إلى البريد + 0 يتم توفير الحد الأقصى الوقت: 1.6 10 34 سنوات.

DUNE أحد الأهداف هو للبحث عن علامات الانحطاط البروتونات، والتي قد تكشف عن العلاقة بين الاستقرار للمادة وقوة موحدة الكبرى. | المصدر: DUNE

الآن، لا تزال نظرية التطور نظرية موحدة الكبرى لتحسين بعض البروتونات كانت النماذج النظرية في الحياة 10 36 سنوات أو نحو ذلك. المستقبل تجارب على نطاق واسع، مثل DUNE، والإفراط-K وJUNO، وتبحث عن تسوس بروتون يعتبر واحدا من الأهداف، فمن الممكن في الحياة رفع المتوقع إلى 10 البروتونات 35 سنوات. بروتون تسوس يحدث؟ أو أننا الإجابة على هذا السؤال؟ نأمل أن التجارب المستقبل يمكن أن يحقق لنا ما لا يقل عن فكرة.

المصدر المرجعي:

https://cerncourier.com/the-pursuit-of-proton-decay/