La mayoría de las grandes teorías unificadas que unifican la fuerza nuclear fuerte y débil y la fuerza electromagnética en una sola fuerza (unificada) a energías muy altas en realidad requieren la descomposición de protones. Entonces, la descomposición de protones está teóricamente motivada. Experimentalmente no se ha observado, por lo que todo lo que hacen los experimentos es establecer límites más bajos en el tiempo de descomposición.
Según Wikipedia (descomposición de protones 🙂
La mayoría de las grandes teorías unificadas (GUT) rompen explícitamente la simetría de los números bariónicos, lo que explicaría esta discrepancia, por lo general invocando reacciones mediadas por bosones X muy masivos (X) o bosones de Higgs masivos (H0). La velocidad a la que ocurren estos eventos se rige en gran medida por la masa de las partículas intermedias X o H0, por lo que al suponer que estas reacciones son responsables de la mayoría del número de bariones visto hoy, se puede calcular una masa máxima por encima de la cual la velocidad sería demasiado lento para explicar la presencia de materia hoy. Estas estimaciones predicen que un gran volumen de material ocasionalmente exhibirá una descomposición espontánea de protones.
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La desintegración de protones es uno de los pocos efectos no observados de los diversos GUT propuestos, y el otro principal es los monopolos magnéticos. Ambos se convirtieron en el foco de importantes esfuerzos de física experimental a principios de la década de 1980. La descomposición de protones fue, durante un tiempo, un área extremadamente emocionante de la investigación física experimental. Hasta la fecha, todos los intentos de observar estos eventos han fallado. Experimentos recientes en el detector de radiación Cherenkov de agua Super-Kamiokande en Japón dieron límites más bajos para la vida media del protón, con un nivel de confianza del 90%, de 6.6 × 10 ^ 33 años a través de la descomposición de antimuon y 8.2 × 10 ^ 33 años a través de la descomposición de positrones. [ 3] Los resultados preliminares más recientes estiman una vida media de no menos de 1.01 × 10 ^ 34 años a través de la descomposición de positrones. [4]
Estos tiempos de descomposición son increíblemente largos. Por ejemplo, el universo tiene solo 13.700 millones de años. ¡Pero [matemáticas] 10 ^ {33} [/ matemáticas] años es un billón de billones de billones de años! Decir que la vida útil de un protón es [matemática] 10 ^ {33} [/ matemática] años significa que la mitad de todos los protones se descompondrán en ese momento. Luego, en [matemáticas] 2 \ por 10 ^ {33} [/ matemáticas] otra mitad habrá decaído dejando solo una cuarta parte de los protones todavía alrededor en ese momento. Por lo tanto, existe una probabilidad extremadamente pequeña de que cualquier protón se descomponga, digamos, el próximo año. Las búsquedas experimentales observan una gran cantidad de agua u otro material durante un tiempo con la esperanza de ver la descomposición de uno de los protones.
Si los protones se descomponían, la descomposición conservaría la carga, por lo que se descompondría en un positrón o un muón positivo junto con otras partículas como la inestable [matemática] \ pi ^ 0 [/ matemática] (que se descompondrá en 2 fotones) . Entonces, las búsquedas buscan la partícula positiva y los fotones aparecen repentinamente en el gran lote de agua que están observando.
