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 $\displaystyle \pi ^{0}$ a pozitron $\displaystyle e^{+}$ ^{[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

\displaystyle \pi ^{0}

a

\displaystyle e^{+}

.

Možné průběhy dominantního kanálu rozpadu

uud\to \ (X\,d)\to \ e^{+}+d{\overline {d}}

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

Feymanův diagram znázorňující rozpad protonu na

\displaystyle \pi ^{0}

a

\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

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

Reference

↑ 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)
↑ 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)
↑ 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)
↑ 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

Obrázky, zvuky či videa k tématu rozpad protonu na Wikimedia Commons

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

[PDG_2017-1] 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)

[PDG_2017a-3] 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)

[Bajc_2016-4] 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)

[Nishino_2009-5] 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)

[pozn. 1]

[2]

[3]

[4]

[1]

Navigation

Navigace

Tématické portály