¿Cómo se descomponen los protones?

Dentro del modelo estándar de física de partículas, el protón está compuesto de tres quarks y no hay diagramas de Feynman posibles que puedan dar lugar a la descomposición de un protón dentro de las simetrías del modelo SU (3) xSU (2) xU (1) porque la conservación del número bariónico se construye en el modelo, y el protón es el estado más pequeño unido a la masa de tres quarks, y por lo tanto es estable.

Hay extensiones del modelo estándar, las grandes teorías unificadas, GUT.

La gran unificación se refiere a unificar la interacción fuerte con la interacción unificada de electroválvula. El problema básico de “restaurar la simetría rota” entre las fuerzas fuertes y electrodébil es que la fuerza fuerte solo funciona en partículas coloreadas y los leptones no tienen color. Debes poder convertir los quarks en leptones y viceversa. Pero esto viola la conservación del número bariónico, que es un fuerte principio experimental de física nuclear . El número de barión menos el número de leptón (BL) aún se conservaría ya que un quark se cambia a un antileptón. La masa requerida del bosón de intercambio es 10 ^ 15 eV, que se parece más a la masa de una partícula de polvo visible que a la de una entidad nuclear. Esta partícula se llama bosón X.

Algunas predicciones de las grandes teorías unificadas son que el protón es inestable en algún nivel.

Se están realizando experimentos para verificar la descomposición de protones y solo establecen límites que, en este momento, son para vidas de ~ 10 ^ 34 años.

Según tales teorías, el protón tiene una vida media de aproximadamente 10 ^ 31 a 10 ^ 36 años y se descompone en un positrón y un pión neutro que se descompone inmediatamente en 2 rayphotons gamma:

p + → e + + π0
π0 → 2γ

Como se ha señalado, los protones se descomponen pero muy lentamente en comparación con pequeñas escalas de tiempo como la existencia del planeta tierra.

Pero no es una situación completamente desesperada, en realidad la investigación moderna en teorías más allá de los vacíos del modelo estándar de física de partículas ha demostrado claramente que la descomposición de protones puede ser catalizada en gran medida. Este proceso se conoce como efecto Rubakov-Callan .

Dentro del modelo no natural de teorías unificadas SU (5), el proceso es el siguiente:

[matemáticas] p \; + \; Monopole \; \flecha correcta\; e ^ + \; + \; Monopole \; + \; mesones [/ matemáticas]

… Las transiciones entre los quarks y los estados leptónicos se hacen posibles debido al intercambio de estos bosones, lo que hace que el protón sea inestable con respecto a la descomposición en mesones y leptones. Por lo tanto, en el modelo SU (5) ni los números bariónicos ni leptónicos se conservan por separado, pero su diferencia es conservadora.

Este enfoque al monstruoso problema de cómo catalizar la desintegración de protones requiere monopolos magnéticos. Pero no se preocupe, el teórico de cuerdas ha logrado demostrar que incluso si los monopolos magnéticos no existen, la teoría de cuerdas ofrece un mecanismo poderoso para la catálisis de la descomposición de protones, por ejemplo, a través de. cuerdas cósmicas

En primer lugar, no estamos absolutamente seguros de que no lo hagan. Pero si lo hacen, la tasa es muy, muy lenta. Los físicos siempre están buscando cosas que “no deberían” estar allí o “no deberían” suceder, si parece haber una forma factible de detectarlos. El último límite inferior que conozco sobre la vida media de los protones es [matemática] 5.9 \ veces 10 ^ {33} [/ matemática] años. Eso es aproximadamente 300 mil millones de billones de veces la edad del universo. Entonces, si los protones no son estables, lo son casi.

Ahora, ¿por qué no se descomponen, o por qué no se descomponen más rápidamente? Para que el protón se descomponga, tendría que convertirse en varias partículas con una masa total menor que el protón. Un protón es la combinación más ligera de tres quarks que hay. Si no fuera así, se pudriría muy, muy rápido. Entonces tendría que hacer algo más.

Dos de los quarks tendrían que convertirse en un antiquark más un positrón o un neutrino. Tendría que haber alguna partícula intermedia, análoga a la W o Z de la interacción débil, que se acople a quarks y antiquarks y electrones o neutrinos de cierta manera. O no existe tal partícula, y los protones son estables, o existe una partícula intermedia de este tipo, pero es muy masiva, lo que suprime la tasa de este evento.

Naturalmente, el protón tiene una vida útil muy larga, ¡en teoría se espera que sea de unos 10 ^ 32 años! Pero se descompone muy lentamente, pero puede descomponerse dentro del núcleo en neutrones + positrones + neutrinos, como se conoce en la descomposición beta.

Lo que sé al respecto es que es una teoría hipotética que establece que un protón se descompone en una partícula subatómica más ligera, como un positrón. Sin embargo, no hay evidencia de que ocurra.

¿Has oído hablar de los bosones X e Y, no?

No se encuentran.

Ah y Ley de bariones goshhh.

Quiero decir que es un quark gluon gluon