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sync-质子也有寿数吗?

海外新闻 时间: 浏览:215 次

和人间万物相同,质子也有它自己的生命周期。想要探寻质子的生命周期,首先要了解一个概念——衰变,它指的是不稳定的原子核在放射出粒子及能量后变得比较稳定的一个进程。一般咱们以为的粒子寿数,就指的是它的衰变周期。

猜测的质子衰变形式之一:一个质子衰变为正电子和一个中性介子。中性介子当即衰变为两条伽马射线。(图片来历:超级神冈勘探器官网)

1919年,卢瑟福宣告发现质子。其时,人们仅有知道的物质的根本组成sync-质子也有寿数吗?粒子只要电子。而物理学家对质子的知道是,质子不行能在不违背电荷守恒的情况下发作衰变。后来,重子数守恒原理被提出。重子是指由三个夸克(或许三个反夸克组成反重子)组成的复合粒子,它并不是根本粒子。最常见的重子有组成日常物质原子核的质子和中子,与反质子、反中子合称为核子。于1932年发现的中子和质子,它们的重子数为+1,它们的反粒子的重子数为-1,电子的重子数则为0。举个比如sync-质子也有寿数吗?,中子能够衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子,在这个进程中总重子数是不变的。

物理学家戈德哈伯曾说过,假如质子的寿数小于10^16年,那么咱们应该能从骨头里感受到它们,由于咱们的身体将会具有丧命的放射性。作为比较,世界的年纪只要138亿年,也便是1.3810^10年。

1954年,戈德哈伯对他从前的估测进行了改善。他以为假如失掉一个核子将会使原子核处于激发态,然后有或许导致裂变,他用232Th来核算捆绑的核子的寿数,得到的成果为大于10^20年。随后,格奥尔基弗廖罗夫很快将这个数字扩展为大于310^23年。

戈德哈伯还与弗雷德雷恩斯和克莱德考恩协作,选用500升荧光液体进行了试验。这项试验测试了直接观测到质子衰变的或许性。他们在液体的周围盘绕了90个光电倍增管,这套设备原本是规划来检测反应堆降临中微子的。但他们没有发现任何信号,这就标明自在质子(指那些没有被捆绑在原子核内的质子)的寿数必定比10^21年更长,而捆绑核子的寿数则有必要大于10^22年。到了1974年,在一项用20吨荧光液体进行的世界射线试验中,雷恩斯和他的其他搭档将质子的寿数推到了10^30年以上。

1974年前后,物理学家提出了大一致理论(GUT),它不仅是要一致强核力、弱核力、电磁力,并且还要把夸克和轻子严密地联络在一起。GUT答应重子数不守恒。尤其是霍华德 乔治和谢尔顿李格拉肖的最小SU(5sync-质子也有寿数吗?)模型猜测了,在10^(311)年的时刻区间内,质子会衰变成正电子和中性介子(p → e^(+)^0),这与能够观测到的下限10^30年相差并不远。

超级神冈勘探器被用勘探质子衰变以及被规划来寻觅太阳、地球大气的中微子,并观测银河系内超新星迸发。(图片来历:超级神冈勘探器官网)

到了1981年,7个这样的试验被安装在地下深处,它们要么运用彻底活泼的切伦科夫水勘探器,要么运用取样测热计来监测很多的质子。

神冈勘探器是日本东京大学在岐阜县飞驒市神冈町的茂住矿山一个深达1000米的抛弃砷矿中制造的大型中微子勘探器。其方针是勘探质子衰变以及被规划来寻觅太阳、地球大气的中微子sync-质子也有寿数吗?,并观测银河系内超新星迸发。IMB勘探器制造于上世纪80年代初,原本用于勘探质子是否衰变,反而协助科学家发现了大气中微子的振动。它们都是寻觅质子衰变的重要试验。但这些试验将质子寿数的下限进步到了10^32年,降低了最小SU(5)大一致标准理论的可行性。

在1987年,IMB勘探器和神冈勘探器二代因勘探到了来自超sync-质子也有寿数吗?新星SN1987a开释的中微子而名声大噪。神冈勘探器二代早已经在研讨太阳中微子和大气中微子,它的继任者——超级神冈勘探器对大气和太阳中微子振动进行了开创性的观测。现在,超级神冈对质子衰变成e^(+)^0的时刻设置了最高下限:1.610^34年。

制造:曾子芹 西南交通大学

审校:赵峥 北京师范大学物理系教授

参阅来历:

[1] http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/pdecay-e.html

[2] http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/index-e.html