Proton bozulur mu? Bu, 1970’lerde ve 1980’lerde geliştirilen büyük birleşik teorilerin (bağırsakların) ünlü bir tahmini olsa da, deneyciler bunu dışladılar – ya da daha ziyade ortalama ömrüne daha düşük sınırlar koydu.34 yıllar. Bu, evrenin yaşından daha büyük 20 büyüklük sırası.
Fakat iki fizikçi merak ediyor: Yaşam diğer yerlerde ve diğer zamanlarda farklı olabilir mi? Proton geçmişte daha hızlı çürümüş olabilir mi? Evrendeki başka bir yerde daha hızlı bozulabilir mi? Protonun bozulduğunu ve olası ömrü hesapladığını varsayarak bazı fizik süreçlerini yeniden tasarladılar.18 yıllar. Bu, evrenin yaşamının ötesinde sadece dört büyüklük sırası. Çalışmaları yakın zamanda yayınlandı Fiziksel İnceleme D.
“İnsanlar daha önce türün çeşitli sorularını sormuştu, ‘Dünya üzerinde evrenin başka bir yerinde ölçülen temel fizik parametreleri mi?’ ‘Dedi Peter Denton, ABD’de Long Island, New York’taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda ortak yazarı Peter Denton. Son birkaç on yıl.
Bu olasılığı ortadan kaldırmak için, Denton ve baş yazar Hooman Davoudiasl, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda, Proton Çürümesi’nden gelen ısının Dünya’nın demir çekirdeğinin gelişiminde ve bir nötron yıldızında ortaya çıkacağı olasılıklar olarak değerlendirildi. Bağırsaklarda, proton çürümesi iki kanaldan biriyle ilerleyebilir: ya nötr bir pion ve bir pozitron veya pozitif bir pion ve bir nötrino. (Proton’un ilk bozunma kanalından ömrü için deney sınırı, ikinci kanalın yaklaşık 62 katıdır.)
Burada yazarlar, pozitif bir pion ve karanlık bir fermiyona dönüşen bir protonun bozulma kanalını düşündüler, “koyu” karanlık madde anlamına geliyordu. Tabii ki, fizikçilerin var olması gerektiğini düşündüğü karanlık madde henüz bulunamadı. Ama burada kaçınılmaz (büyük olasılıkla) keşfin önüne geçiyorlar. Karanlık madde parçacığının kütlesi, proton kütlesinden pion kütlesinden daha azsa, proton bozulması, Japonya’daki süper kamiokande nötrino dedektörünün sınırı gibi laboratuvar deneylerinden çok daha hızlı olabilir.
İlk olarak dünyanın katı demir çekirdeğini düşündüler. Protonlar yukarıdaki gibi bozulursa, ısı üretirse, iç çekirdeğin şimdi erimiş olmaması nedeniyle hangi ömür ima edilir? İç çekirdek her zaman sağlam olmadığından, geologlar yaklaşık 1 ila 1,5 milyar yıl boyunca sağlam olduğuna inanıyorlar; Diğer tahminler 0,7 ila 4,2 milyar yıl arasında değişmektedir. Yazarlar, yaklaşık 10 yayılan mevcut iç çekirdekten yaklaşık dört kat daha fazla ısı üretiminin13 Watts, 6.200 K’da bir kara cisim olarak katı topu eritecekti. Erimiş olmadığı için, proton ömrünün 2 × 10’dan büyük olması gerektiğini düşünüyorlar18 yıllar.
Tekrar anormal ısı üretimi arayan bir nötron yıldızını düşündüler. Bilinen en soğuk pulsar PSR J2144-3933, Hubble uzay teleskopundan 42.000 K’dan daha az bir sıcaklığa sahip olduğu ve yaklaşık 0,3 milyar yaşında olduğu bilinmektedir. (Tüm pulsarlar nötron yıldızlarıdır, ancak tüm nötron yıldızları pulsar değildir).
Yaklaşık 1,4 güneş kütlesi kütlesi varsayıldığında ve protonların bir nötron yıldızının baryonik içeriğinin yaklaşık% 10’u olduğunu bilerek, bu nötron yıldızı yaklaşık 2 × 10 içerir.56 Protonlar. Hesaplamalarını bir araya getiren Davoudiasl ve Denton18iç çekirdekten tahmine cesaret verici bir şekilde yakın.
Karanlık Madde ve Kozmik Mikrodalga Arka Planından Kısıtlamaların Çürümesi Ürünleri üzerindeki Kısıtlamalar, 2 × 10 ömür boyu düşük bir sınır verdi17 yıllar. Ayrıca, Baum ve ark.+ (K, Pion’un daha ağır bir kuzeni olan Kaon içindir.)
Bu deney, büyük atmosferik nötrino kaynaklı arka planları nedeniyle Dünya üzerinde gerçekleştirilemedi, ancak bir gün yüzeyin birkaç kilometre altındaki aydan çıkarılan mineral olivin üzerinde gerçekleştirilebilir. Bu ölçüm, son milyar yıllarda çürüyen toplam proton sayısı üzerinde bir kısıtlama sağlayacaktır.
Başka bir kısıtlama, çok düşük oranı incelemekten gelir (2 × 10-18ile ilgili 14C/12C doğal gazda. Proton ek bir kaynağı olurdu 14C, yaklaşık 10 daha düşük bir sınır verir19 yıllar.
Davoudiasl, proton bozulmasının yeryüzünden uzakta veya çok daha önceki zamanlarda incelemesinin “örneğin, varsayımsal bir uzun menzilli kuvvetin, bir protonun bozulabileceği yeni bir parçacığın kütlesini etkileyebileceğini ve proton ömrünü enerjik olarak izin verildiğinde çok daha kısa hale getirebileceğini” söyledi.
Güneş, her 230 milyon yılda bir Samanyolu merkezinin yörüngesinde yer aldığı için güneş sisteminin yakınında değişebilen bu varsayılmış kuvvet için bol miktarda kaynak var, bu da boşluk ve zamana göre değişecek bir proton ömrüne yol açacak.
