Rozpad protonu

Rozpad protonu je hypotetický jev, při kterém se (zdánlivě) stabilní proton může rozpadnout na mezon a lepton; dominantním kanálem je pak rozpad na pion π 0 {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}} a pozitron e + {\displaystyle \displaystyle e^{+}} [pozn. 1]. Tento rozpad vyplývá z většiny variant teorií velkého sjednocení. V nejjednodušších variantách teorie rozpad protonu probíhá za pomoci hypotetických X a Y bosonů.

Znázornění rozpadu protonu na π 0 {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}} a e + {\displaystyle \displaystyle e^{+}} .

Možné průběhy dominantního kanálu rozpadu

u u d →   ( X d ) →   e + + d d ¯ {\displaystyle uud\to \ (X\,d)\to \ e^{+}+d{\overline {d}}}
u u d →   ( Y u ) →   e + + u u ¯ {\displaystyle uud\to \ (Y\,u)\to \ e^{+}+u{\overline {u}}}

Při reakci přes boson X vzniká tento boson ze dvou kvarků u a přeměňuje se na antikvark d ¯ {\displaystyle \displaystyle {\overline {d}}} vázaný ve výsledném pionu π 0 {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}} a na pozitron e + {\displaystyle \displaystyle e^{+}} . Při reakci přes boson Y vzniká tento boson z kvarku u a kvarku d a přeměňuje se na antikvark u ¯ {\displaystyle \displaystyle {\overline {u}}} vázaný ve výsledném pionu π 0 {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}} a na pozitron e + {\displaystyle \displaystyle e^{+}} .

Feymanův diagram znázorňující rozpad protonu na π 0 {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}} a e + {\displaystyle \displaystyle e^{+}} .

Experimentální potvrzení rozpadu protonu

O experimentální potvrzení tohoto jevu a poskytnutí experimentální podpory teoriím velkého sjednocení se pokouší několik světových laboratoří. Stále se prodlužující experimentálně zjištěná minimální hodnota střední doby života protonu (τ > 1031 roků obecně,[2] pro jednotlivé modely a kanály rozpadu až v řádu 1034)[3][4] již vyloučila mnohé z nejjednodušších variant teorie, zejména pokud se jedná o varianty bez předpokladu supersymetrie. Z takto vysokých hodnot doby života je zřejmé, že na detekci rozpadu v rozumném časovém rámci je potřeba obrovské množství protonů (např. řádově km3 vody).

Poznámky

  1. ↑ Hypotetických kanálů rozpadu vyhovujících základním zákonům zachování (energie, hybnosti a elektrického náboje) je mnoho, kromě π 0 + e + {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}+\displaystyle e^{+}} jsou to např. π 0 + μ + {\displaystyle \displaystyle \pi ^{0}+\displaystyle \mu ^{+}} , π + + ν e ¯ {\displaystyle \displaystyle \pi ^{+}+\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}} , η 0 + e + {\displaystyle \displaystyle \eta ^{0}+\displaystyle e^{+}} , η 0 + μ + {\displaystyle \displaystyle \eta ^{0}+\displaystyle \mu ^{+}} , ρ 0 + e + {\displaystyle \displaystyle \rho ^{0}+\displaystyle e^{+}} , ρ 0 + μ + {\displaystyle \displaystyle \rho ^{0}+\displaystyle \mu ^{+}} , ρ + + ν e ¯ {\displaystyle \displaystyle \rho ^{+}+\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}} , ω 0 + e + {\displaystyle \displaystyle \omega ^{0}+\displaystyle e^{+}} , ω 0 + μ + {\displaystyle \displaystyle \omega ^{0}+\displaystyle \mu ^{+}} , ω + + ν e ¯ {\displaystyle \displaystyle \omega ^{+}+\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}} , K 0 + e + {\displaystyle \displaystyle K^{0}+\displaystyle e^{+}} , K 0 + μ + {\displaystyle \displaystyle K^{0}+\displaystyle \mu ^{+}} , K + + ν e ¯ {\displaystyle \displaystyle K^{+}+\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}} …[1]

Reference

  1. ↑ PATRIGNANI, C., et al. (Particle Data Group). The Review of Particle Physics (2017). Kapitola Summary Tables: Baryons. Chinese Physics C [online]. 2016, update 2017-05-30. Svazek 40, čís. 10: 100001. Dostupné online. html [1]. PDF [2]. ISSN 1674-1137. DOI 10.1088/1674-1137/40/10/100001. (anglicky) 
  2. ↑ PATRIGNANI, C., et al. (Particle Data Group). 2017 Review of Particle Physics. Kapitola Baryon Summary Tables: p, n, N resonances, s. 1. Chin. Phys. C [online]. 2016, rev. 2017-05-30 [cit. 2017-09-21]. Svazek 40: 100001 (2016) and 2017 update, s. 1. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-09-21. pdf [3]. (anglicky) 
  3. ↑ BAJC, Borut; HISANO, Junji; KUWAHARA, Takumi; OMURA, Yuji. Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs. Kapitola 1. Introduction, s. 1–22. Nuclear Physics B [online]. 21. červen 2016. Svazek 910: 1, s. 1–22. Dostupné online. PDF [4]. arXiv 1603.03568v2. DOI 10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017. (anglicky) 
  4. ↑ NISHINO, Haruki, et al. (Super-Kamiokande Collaboration). Search for Proton Decay via p→e+π0 and p→μ+π0 in a Large Water Cherenkov Detector. Physical Review Letters [online]. 8. duben 2009. Svazek 102, čís. 14: 141801. Dostupné online. PDF [5]. ISSN 1079-7114. arXiv 0903.0676v2. DOI 10.1103/PhysRevLett.102.141801. PMID 19392425. (anglicky) 

Externí odkazy

Pahýl
Pahýl
 Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace.
Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty.