Ssylka

Загадка нестабильности протона: может ли он распадаться по-разному в разных уголках вселенной?

Физики десятилетиями считали протон абсолютно стабильной частицей, однако Великие объединенные теории (GUTs), разработанные в 1970-80-х годах, предсказали возможность его распада. Несмотря на многочисленные эксперименты, проведенные на Земле, которые установили нижний предел времени жизни протона около 10^34 лет (что в 24 раза превышает возраст Вселенной), ученые продолжают задаваться вопросом: может ли скорость распада протона варьироваться в разных местах космоса или в разные периоды времени?
Загадка нестабильности протона: может ли он распадаться по-разному в разных уголках вселенной?
Изображение носит иллюстративный характер

Новое исследование, опубликованное в Physical Review D физиками Питером Дентоном и Хуманом Давудиаслом из Брукхейвенской национальной лаборатории, предлагает интригующую гипотезу. Ученые рассчитали, что время жизни протона может составлять около 10^18 лет — это все еще в 8 раз превышает возраст Вселенной, но значительно меньше, чем показывают лабораторные эксперименты.

Исследователи рассматривают специфический канал распада, при котором протон превращается в положительный пион и темный фермион. Термин «темный» указывает на то, что эта частица слабо взаимодействует с частицами Стандартной модели. Если масса этой темной частицы меньше, чем масса протона за вычетом массы пиона, распад может происходить быстрее, чем предполагают лабораторные ограничения.

Для проверки своей гипотезы ученые обратились к геофизическим данным. Внутреннее ядро Земли находится в твердом состоянии примерно 1-1,5 миллиарда лет (оценки варьируются от 0,7 до 4,2 миллиарда лет) и излучает около 10^13 ватт энергии как абсолютно черное тело при температуре 6200 К. Если бы протоны распадались слишком быстро, выделяемое тепло расплавило бы твердое внутреннее ядро. Поскольку ядро остается твердым, время жизни протона должно превышать 2 × 10^18 лет.

Дополнительные доказательства были получены при изучении самого холодного известного пульсара PSR J2144–3933. Этот нейтронный объект имеет температуру менее 42 000 К (измерено космическим телескопом Хаббл), возраст около 0,3 миллиарда лет и массу примерно 1,4 солнечных масс, содержащую приблизительно 2 × 10^56 протонов. Расчеты показывают, что время жизни протона должно превышать 1,5 × 10^18 лет.

Исследователи также рассмотрели ограничения, накладываемые космическим микроволновым фоном, которые предполагают нижний предел времени жизни в 2 × 10^17 лет. Были проанализированы сценарии «палеодетекторов», включая потенциальные эксперименты с использованием оливина с Луны. Очень низкое соотношение (2 × 10^-18) изотопов 14C/12C в природном газе указывает на нижний предел около 10^19 лет.

Давудиасл предложил интересный теоретический механизм, объясняющий возможные вариации в скорости распада протона. Он предполагает существование гипотетической силы дальнего действия, которая может влиять на массу частиц, участвующих в распаде протона. Эта сила могла бы меняться по мере того, как Солнце совершает оборот вокруг центра Млечного Пути каждые 230 миллионов лет, что приводило бы к изменению времени жизни протона в зависимости от местоположения в пространстве и времени.

Если эта гипотеза подтвердится, она может революционизировать наше понимание фундаментальных взаимодействий и стабильности материи во Вселенной, открыв новую главу в физике элементарных частиц и космологии.


Новое на сайте

13478Какова тайна долголетия Брайана алдриджа в "The Archers"? 13477Государственная халатность в иностранном усыновлении 13476Как экономическое развитие определяет характер идеологической поляризации в мире? 13475Как структура коммуникационных сетей влияет на формирование групповой идентичности и... 13474Новый инструмент для оценки музыкальности детей: прорыв в музыкальном образовании 13473Разрушая мифы: новое исследование о средневековых боевых конях Британии 13472Что раскрывают скелеты Томбоса о социальной структуре древнеегипетских колоний? 13471Ограничивает ли закон врачебное суждение и угрожает ли жизни беременных? 13470Защитят ли законы детей от цифровой эксплуатации? 13469Почему вопросы без ответов преображают наше сознание? 13468Как ферменты научились работать в холоде: эволюционная история жизни на остывающей земле? 13467Готовы ли вы увидеть настоящую семью? 13466Как запрет телефонов в школах изменит образовательный процесс? 13465Как дети и взрослые по-разному интерпретируют контекстуальные местоимения? 13464Как банкротство 23andMe повлияет на защиту ваших данных?