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 a pozitron [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 a .

Možné průběhy dominantního kanálu rozpadu

Při reakci přes boson X vzniká tento boson ze dvou kvarků u a přeměňuje se na antikvark vázaný ve výsledném pionu a na pozitron . Při reakci přes boson Y vzniká tento boson z kvarku u a kvarku d a přeměňuje se na antikvark vázaný ve výsledném pionu a na pozitron .

Feymanův diagram znázorňující rozpad protonu na a .

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 jsou to např. , , , , , , , , , , , , [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 pe+π0 and pμ+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

Média použitá na této stránce

Proton decay GUT simple.svg
Lowest order Feynman diagram corresponding proton decay to positron and neutral pion mediated by X boson in simple GUT model.
Proton decay3.svg
Dimension 6 proton decay mediated by the boson in flipped GUT