Proton parchalanishi

Zarrachalar fizikasida proton parchalanishi zarrachalar parchalanishining faraziy shakli boʻlib, bunda proton neytral pion va pozitron kabi yengilroq subatomik zarrachalarga parchalanadi. Protonning parchalanishi gipotezasi birinchi marta 1967-yilda Andrey Saxarov tomonidan ishlab chiqilgan.Muhim eksperimental harakatlarga qaramay, proton parchalanishi hech qachon kuzatilmagan. Agar u pozitron orqali parchalansa, protonning yarimparchalanish davri kamida 1,67×1034-yil boʻlishi bilan cheklanadi.Standart modelga koʻra, barionning bir turi boʻlgan proton barqarordir, chunki barion soni (kvark soni) saqlanib qoladi (oddiy holatlarda; istisno uchun chiral anomaliyaga qarang). Shuning uchun protonlar oʻz-oʻzidan boshqa zarrachalarga parchalanmaydi, chunki ular eng engil (va shuning uchun eng kam energiyali) bariondir.Pozitron emissiyasi va elektronni qamrash - protonning neytronga aylanishini koʻrsatadigan radioaktiv parchalanish shakllari - proton parchalanishi emas, chunki proton atom ichidagi boshqa zarralar bilan oʻzaro taʼsir qiladi.Standart modeldan tashqari baʼzi yirik birlashtirilgan nazariyalar (GUT) barion soni simmetriyasini aniq buzadi, bu protonlarning Xiggs zarrasi, magnit monopollari yoki yarimparchalanish davri 1031 dan 1036-yilgacha boʻlgan yangi X bozonlari orqali parchalanishiga imkon beradi. Taqqoslash uchun, koinotning yoshi taxminan 1.38 × 10¹⁰ yil. Bugungi kunga kelib, GUTlar tomonidan bashorat qilingan yangi hodisalarni (masalan, proton parchalanishi yoki magnit monopollarning mavjudligi) kuzatishga urinishlar muvaffaqiyatsizlikka uchradi.

Kvant tunnellari proton parchalanishining mexanizmlaridan biri boʻlishi mumkin. Kvant gravitatsiyasi (virtual qora tuynuklar va Xoking nurlanishi orqali) yuqoridagi GUT shkalasi parchalanish diapazonidan ancha uzoqroqda kattalik yoki umrbod proton parchalanish joyini hamda supersimmetriyadagi qoʻshimcha oʻlchamlarni taʼminlashi mumkin.Proton parchalanishidan tashqari, barion buzilishining nazariy usullari mavjud, shu jumladan barion va/yoki lepton sonining 1 dan boshqa oʻzgarishi bilan oʻzaro taʼsir (proton parchalanishida talab qilinganidek). Bularga B va/yoki L 2, 3 yoki boshqa raqamlarning buzilishi yoki B − L buzilishi kiradi. Bunday misollar orasida neytron tebranishlari va yuqori energiya va haroratdagi elektrozaif sfaleron anomaliyasi kiradi, bu esa protonlarning antileptonlarga toʻqnashuvi yoki aksincha (leptogenez va GUT boʻlmagan baryogenezning asosiy omili) oʻrtasida yuzaga kelishi mumkin.

Esperimental dalillar

Protonning parchalanishi 1970-yillarda taklif qilingan turli yirik birlashgan nazariyalarning (GUT) asosiy bashoratlaridan biri boʻlib, yana bir muhimi magnit monopollarning mavjudligidir. Ikkala tushuncha ham 1980-yillarning boshidan beri asosiy eksperimental fizika harakatlarining markazida boʻldi. Bugungi kunga qadar ushbu hodisalarni kuzatish boʻyicha barcha urinishlar muvaffaqiyatsizlikka uchradi; ammo, bu tajribalar protonning yarimparchalanish davrining pastki chegaralarini oʻrnatishga muvaffaq boʻldi.Hozirgi vaqtda eng aniq natijalar Yaponiyadagi Super-Kamiokande suv Cherenkov radiatsiya detektoridan olingan: 2015-yildagi tahlil protonning pozitron parchalanishi orqali 1.67×10³⁴ yil yarim yemirilish davriga pastki chegara qoʻydi va shunga oʻxshash 2012-yildagi tahlil 1.08×10³⁴ yillik supersimmetriya (SUSY) bashoratiga yaqin, protonning antimuon parchalanishi orqali 1.08×10³⁴ yil yarimparchalanish davriga past chegara berdi. Yangilangan Hyper-Kamiokande versiyasi sezgirligi Super-Kamiokandedan 5–10 baravar yaxshiroq boʻladi.

Manbalar

1. Bajc, Borut; Hisano, Junji; Kuwahara, Takumi; Omura, Yuji (2016). "Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU (5) GUTs". Nuclear Physics B. 910: 1. arXiv:1603.03568. Bibcode:2016NuPhB.910....1B. doi:10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017. S2CID 119212168.
2. Francis, Matthew R. "Do protons decay?". symmetry magazine. Retrieved 2020-11-12.
3. Talou, P.; Carjan, N.; Strottman, D. (1998). "Time-dependent properties of proton decay from crossing single-particle metastable states in deformed nuclei". Physical Review C. 58 (6): 3280–3285. arXiv:nucl-th/9809006. Bibcode:1998PhRvC..58.3280T. doi:10.1103/PhysRevC.58.3280. S2CID 119075457.
4. Trixler, F. (2013). "Quantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life". Current Organic Chemistry. 17 (16): 1758–1770. doi:10.2174/13852728113179990083. PMC 3768233. PMID 24039543.
5. Tye, S.-H. Henry; Wong, Sam S. C. (2015). "Bloch wave function for the periodic sphaleron potential and unsuppressed baryon and lepton number violating processes". Physical Review D.