Un jour, notre vie à sa fin, nos vies deviendront planète bleue plus habitable, et même le soleil, la Voie Lactée finira par détruire. Ceux que nous avons considéré l'existence éternelle, ont tous leur propre cycle de vie. Cependant, toutes les particules constituant - proton Car, si la vie est limitée?
En 1919, quand Rutherford a annoncé la découverte du proton, les seules personnes connaissent la composition de base de matières particulaires uniquement électronique .
A cette époque, les physiciens compréhension du proton est un proton impossible Il ne porte pas atteinte à la conservation de charge Decay se produit dans le cas. Dix ans plus tard, Hermann Will (Hermann Weyl) Pour expliquer la stabilité d'une substance, le projet Principe de conservation du nombre baryonique . En 1932 Trouvées neutron Et protons appartiennent à la sous-lourds, leur poids est le nombre de sous +1 nombre baryonique de celui-ci antiparticule -1, nombre baryonique d'électrons est égal à zéro. Par exemple, les neutrons peuvent se désintégrer en un proton, un électron et un certain nombre d'anti-neutrino totale de la sous-poids dans le processus est constant.
neutrons dans le noyau est très stable, mais la désintégration des neutrons libres se produit en 15 minutes environ, le nombre de poids avant et après la désintégration de l'enfant sont +1. À l'heure actuelle, nous n'avons pas trouvé des preuves de protons se désintègre. Eh bien, il électronique? Selon la conservation de l'énergie et de conservation de la charge, l'électron ne peut jamais être existence stable: En ce qui connu, pas de faible qualité des particules chargées négativement sont présents.
Si le poids d'un certain nombre de sous-nombre quantique est absolument conservé, les protons comme le poids le plus léger d'un enfant, il est tout à fait stable. Même après la découverte de positons (la version de l'antimatière de l'électron), est meson et tc mésons qui sont plus légers que les particules de protons n'a pas encore trouvé aucune raison de douter de la stabilité du proton.
physicien Maurice Goldhaber Une fois dit Si la durée de vie du proton de moins de 10 16 Années, alors nous devrions nous sentir de leurs os, parce que nos corps auront une radioactive mortelle . 10 16 Cela est 1 suivi de 160, à titre de comparaison, l'âge de l'univers seulement 138 millions d'années, ce qui représente environ 1100 suivi derrière.
En 1954, Goldhaber de son estimation précédente a été améliorée. Il croit que s'ils perdent la volonté de faire un noyau nucléaire dans un état excité, ce qui peut conduire à la fission, il 232 Th vie liée nucléaire a été calculé pour obtenir le résultat de plus de 10 20 Années. Par la suite, Georgy Flerov Ce nombre sera bientôt étendu à plus de 3 × 10 23 Années.
Goldhaber et aussi Fred Reines et Clyde Cowan La coopération, pour tester la possibilité d'une observation directe de la désintégration du proton. Leur expérience de 500 litres contenant un liquide fluorescent, le liquide est entouré par un tube photomultiplicateur 90 qui entoure (la PMT), ce dispositif a été conçu à l'origine pour détecter le réacteur de neutrino. Mais ils ne trouvent aucun signal, ce qui suggère que les protons libres (protons ne sont pas liés par ceux dans le noyau) la vie doit être meilleure que 10 21 Années plus, et la vie liée nucléon doit être supérieure à 10 22 Années. En 1974, dans une expérience de rayons cosmiques avec 20 tonnes de liquide fluorescent, et ses collègues Reines seront poussés à la durée de vie de protons de 10 30 Années.
En même temps, en 1966, Andrei Sakharov Nous avons fait certains peuvent être observés dans l'univers Particules - antiparticules asymétrie Conditions (cette asymétrie est une partie importante de l'univers moderne, est la principale force motrice des planètes, des étoiles et des galaxies comme la formation de la structure). L'un d'eux est juste la conservation du nombre baryonique approximatif , Mais il peut être violé (les deux autres sont décalées d'une condition d'équilibre thermique, et l'existence d'interactions symétrie de dommages C et CP symétriques) au début du stade de l'expansion de l'univers. conservation de l'énergie d'interaction du nombre baryonique violation désintégration du proton peut se produire, mais fait par un proton vie peut être supérieure Sakharov à 10 50 Dans un tel résultat le nombre de physiciens expérimentateurs fera un peu découragée.
Mais dans les années après 1974, les choses ont commencé à tourner. A cette époque, les physiciens ont proposé théorie unifiée Grand (GUT), il est non seulement d'unifier force nucléaire forte , La force nucléaire faible , La force électromagnétique (Il ne comprend pas la gravité est parce que nous n'avons pas développé une théorie de la gravité quantique), mais aussi les quarks et les leptons étroitement liés. Autoriser le nombre de sous GUT pas conservé. particulièrement Howard Georgi et Sheldon Glashow Minimal modèle SU (5) prévoit, dans 10 31 ± 1 L'intervalle de temps de désintégration du proton dans positrons et méson neutre (p e + 0 ), Qui peut être observée avec une limite inférieure de 10 30 Dans pas beaucoup de différence.
protons (protons) dans la désintégration de positrons (positrons) et méson neutre (), immédiatement désintégration en deux photons (gamma). | Source:
Voir ici, vous avez certainement déjà dans le doute, que l'âge de l'univers 13,8 milliards d'années, alors que l'espérance de vie allant jusqu'à 10 protons 30 Années, alors comment est-il possible dans notre mesure de la durée de vie de la désintégration du proton en elle? En fait, on n'a pas besoin d'attendre une décroissance spécifique, protons sélectionnés. 10 30 Les estimations représentent Proton année La demi-vie : Tous les échantillons de substances sont susceptibles d'avoir la moitié du temps de désintégration du proton. Par conséquent, la clé est de rechercher la désintégration du proton aurait besoin de rassembler un grand nombre de protons, ce qui augmentera nos chances de détecter la désintégration du proton.
Le modèle de Howard et Sheldon avec les physiciens expérimentateurs continuent de chercher la motivation. En 1981, 7 est monté dans des expériences profondément sous terre, ils utilisent soit un détecteur Cerenkov d'eau complètement actifs, ou utilisés pour surveiller l'échantillon calorimètre grand nombre de protons. détecteur de IMB et la expérience de détection de Super-Kamiokande est importante pour trouver la désintégration du proton expérimental. Cependant, ces expériences seront la limite inférieure de la durée de vie de protons a augmenté à 10 32 Années, réduit la possibilité minimale de la théorie de SU (5) grande spécification unifiée.
En 1987, la DGI et Kamiokande II en raison de la détection de la libération de la renommée de l'SN1987a supernova. Kamiokande II déjà dans l'étude des neutrinos solaires et neutrinos atmosphériques, mais son successeur - oscillation neutrino Super-Kamiokande de l'atmosphère et le soleil l'observation révolutionnaire. À l'heure actuelle, le Super-Kamiokande de désintégration du proton en e + 0 Le délai maximal est fourni: 1,6 × 10 34 Années.
DUNE L'un des objectifs est de rechercher des signes de désintégration des protons, ce qui pourrait révéler la relation entre la stabilité de la substance et la grande force unifiée. | Source: DUNE
Maintenant, la théorie du développement de la grande théorie unifiée continue d'améliorer certains des protons ont été des modèles théoriques à la vie 10 36 Années. expériences futures à grande échelle, comme DUNE, Hyper-K et JUNO, la recherche de la désintégration du proton considéré comme l'un des objectifs, il est possible de l'espérance de vie de 10 protons augmentation 35 Années. Proton Decay se produire? Ou nous pouvons répondre à cette question? Nous espérons que les expériences futures peuvent nous apporter au moins un indice.
Référence Source:
https://cerncourier.com/the-pursuit-of-proton-decay/
