首页 雷火电竞正文

wifi万能钥匙电脑版,质子的生命,是有限的吗?-雷火电竞登录

admin 雷火电竞 2019-06-20 225 0


有一天,咱们的生命会走到止境,咱们日子的这颗蓝色星球也将变得不再合适寓居,甚至连太阳、银河系也终将消灭。那些咱们曾以为是永久的存在,都有着各自的生命周期。但关于构成万物的粒子——质子而言,生命是否也是有限的?

1919年,当卢瑟福宣告发现质子时,人们仅有知道的物质的根本组成粒子只要电子

其时,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。十年后,赫尔曼·威尔(Hermann Weyl)为了解说物质的安稳性,提出了重子数守恒原理。于1932年发现的中子和质子都归于重子,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。举个比方,中子可以衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子,在这个过程中总重子数是不变的。

○ 在原子核中的中子是十分安稳的,但自在中子在大约15分钟后就会发作衰变,衰变前后的重子数都为+1。现在,咱们还没有发现质子会衰变的依据。那么,电子呢?依据能量守恒和电荷守恒,电子或许永远是安稳存在的:就现在所知,没有带负电荷的低质量粒子存在。

假如重子数是一个必定守恒的量子数,那么质子作为最轻的一个重子,它将是必定安稳的。即便在发现正电子(电子的反物质版别)、正μ介子和π介子这些比质子都轻的粒子之后,依然没有发现任何可以置疑质子的安稳性的理由。

物理学家Maurice Goldhaber曾说过,假如质子的寿数小于1016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。1016即1后边跟着16个0,作为比较,世界的年纪只要138亿年,大约是1的后边跟着10个0。

1954年,Goldhaber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1020年。随后,Georgy Flerov很快将这个数字扩展为大于3×1023年。

Goldhaber还与Fred ReinesClyde Cowan协作,测试了直接观测到质子衰变的或许性。他们的试验包含了一个500升的荧光液体,液体的周围环绕着90个光电倍增管(PMT),这套设备本来是规划来检测反应堆中微子的。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1021年更长,而捆绑核子的寿数则有必要大于1022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,Reines和他的其他搭档将质子的寿数推到了1030年以上。

与此同时,在1966年,Andrei Sakharov提出了一些可以观测到世界中的粒子-反粒子不对称性的条件(这种不对称性是现代世界的一个重要组成部分,也是行星、恒星和星系等结构构成的首要驱动力)。其中之一便是重子数守恒仅仅近似的,并且是可以在前期世界的胀大阶段被违背的(别的两个条件是违背热平衡,以及存在损坏C对称和CP对称的相互作用)。能违背重子数守恒的相互作用可以使质子发作衰变,但由Sakharov提出的质子寿数或许大于1050年,这样的成果多少会让试验物理学家有点灰心丧气。

但到了1974年前后,工作开端有了转机。其时,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(没有包含引力是由于咱们还没有开展出一个引力的量子理论),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Howard GeorgiSheldon Glashow的最小SU(5)模型猜测了,在1031±1年的时刻区间内,质子会衰变成正电子和中性π介子(p → e+π0),这与可以观测到的下限1030年相差并不远。


○ 质子(proton)衰变成正电子(positron)和中性π介子(π⁰),π⁰会当即衰变成两个光子(gamma)。| 图片来历:[2]

看到这儿,你必定早有疑问,世界的年纪才138亿年,而质子的寿数却高达1030年,那么在咱们有生之年怎么或许丈量的到质子的衰变呢?事实上,咱们没有必要等候一个特定、选定的质子发作衰变。1030年的预算代表的质子的半衰期:任何物质样本中有一半的质子都有或许衰变的时刻。所以,寻觅质子衰变的要害就在于需求集合很多的质子,这就会添加咱们勘探到质子衰变的几率。

Howard和Sheldon的模型使试验物理学家有了持续寻觅的动力。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。IMB勘探器和超级神冈中微子勘探试验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1032年,降低了最小SU(5)大一致标准理论的可行性。

在1987年,IMB和神冈勘探器二代因勘探到了来自超新星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,但它的继任者——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+π0的时刻设置了最高下限:1.6× 1034年。


○ DUNE的方针之一是寻觅质子的衰变痕迹,这或许可以提醒物质的安稳性和大一致力之间的联系。| 图片来历:DUNE

现在,大一致理论的理论开展仍在持续,一些理论模型已将质子的寿数进步到1036年左右。未来的大型试验,比方DUNE、Hyper-K和JUNO,都把寻觅质子衰变当成方针之一,有或许将质子的寿数进步到1035年。质子会发作衰变吗?或者说咱们有或许答复这个问题吗?咱们期望未来的这些试验至少可以给咱们带来一丝头绪。

参阅来历:

[1] https://cerncourier.com/the-pursuit-of-proton-decay/

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

雷火电竞版权声明

本文仅代表作者观点,不代表本站立场。
本文系作者授权发表,未经许可,不得转载。

北京大学第一医院,福安城阳推行规范地址二维码“才智房子”使用渠道-雷火电竞登录

  • 朝天门,前三季度猪肉进口创前史新高,美国猪肉有望贱价补缺-雷火电竞登录

    朝天门,前三季度猪肉进口创前史新高,美国猪肉有望贱价补缺-雷火电竞登录

  • 最近发表

      雷火电竞登录_雷火网站_雷火竞猜

      http://www.gogo-design.com/

      |

      Powered By

      使用手机软件扫描微信二维码

      关注我们可获取更多热点资讯

      雷火电竞出品