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Titolo: da un articolo su Quark su decadimento del protone

Ho letto su quark di esperimenti in corso per testare possibile instabilità
temporale delle particelle atomiche (non atomi), su quark è negata la
possibilità, ma in un libro di qualche anno fa, "Gli ultimi 3 minuti", credo
l'autore fosse BATES, si sostenevano numerose teorìe di possibili età di
decadenza dei protoni su una base della probabilità dell'effetto tunnel.
Ne sa Qualcuno Qualcosa Qui?

 ha
scritto:

Fra i primi nel mondo a credere di aver visto un decadimento di protone
furono degli italiani (c'erano anche dei francesi?) sulle alpi piemontesi.
Ancora oggi sono in tanti a sostenere di vedere sporadicamente degli
eventi. Ne esiste una specie di bestiario simile ai catologhi aldobrandeschi
sui mostri nei vari posti del mondo. Al tempo in cui fu visto questo evento,
correva l'anno 1982, si credeva in vari ambiti della fisica che come aveva
avuto successo il modello standard nell'unificare le forze elettrodeboli,
cosi'
avrebbe avuto successo la teoria di grande unificazione SU(5) che prevedeva
fra le altre cose il rarissimo decadimento del protone. E' passato
molto tempo e molta ricerca e' ancora da svolgere, ma nel 1999 l'esperimento
super kamiokande ha raggiunto dei limiti di precisione tali da escludere con
ragionevole grado di certezza una delle previsioni di SU(5). Nella fisica
delle particelle di oggi non esistono solo le cariche ed i colori. Esistono
anche i sapori, una delle sfide aperte per le teorie supersimmetriche e'
spiegare questo tipo di qualita'. Gli odierni limiti di previsione per il
tempo di
decadimento del protone fanno ritenere che il famoso evento del 1982
oltreche' mai piu' ripetuto sia da attribuire ad altri processi indiretti e
sulla
stessa base sono stati esclusi altri candidati.
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 l'autore fosse BATES,
non era per caso P.C.W. Davies?
Ciao
Corrado

 Corrado
Sì, era lui, chiedo scusa per la leggerezza con cui l'ho citato, il libro
era "the last three minutes" non so come è stato tradotto in italiano, se è
rimasto uguale è "gli ultimi tre minuti".
Ma in buona sostanza, un protone è affidabile o no? Voglio dire, posto che
si eviti il big cruch, (come credo sarà...) tra trilioni trilioni trilioni
di anni ci sarnno sempre le particelle elementari atomiche o no?
Amleto.

l'unica cosa certa è che se il protone decade, lo fa con una tempo di vita medio superiore
all'età dell'universo di diversi ordini di grandezza, si parla, cito a memoria, di più di
10^31 anni ...
esistono modelli teorici, come il citato GUT SU(5), che prevedono questo processo, ma è
pure vero che non ne fissano il tempo di vita media perché non si conosce la massa dei
bosoni di gauge che dovrebbero mediare l'interazione responsabile di questo processo.
in pratica, per quello che capisco io ora, qualunque dovesse essere il valore della vita
media del protone, si potrebbe dare una massa sufficientemente grande al bosone di gauge
di quella interazione e farsi tornare la previsione.
fatto questo si dovrebbe usare quella massa per fare altre previsioni, e solo se queste
saranno corrette il modello sarà considerato di successo.
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tutto ciò che ho scritto è sempre In My Humble Opinion (IMHO)
probabilmente l'ho scritto di fretta, quindi scusate se sono stato sbrigativo.

 si parla, cito a memoria, di più di  10^31 anni ...
In Narlikar (Modern Cosmology)
ho trovato questa comoda e semplice formula
per il decadimento del protone:
T ~ ( h / m c^2) ( X / m ) ^ 4                    ( 1 )
 = vita media, c = velocità della luce, h =costante di Planck,
m =massa del protone, X = massa del bosone di gauge
di cui parli dopo.
A causa della quarta potenza, la grande incertezza su X
causa grandissima incertezza su T. Se poni X ~ 10^(- 9) g
salta fuori il valore che hai detto. Qualcuno ricorda
perchè è stato proposto il valore 10^(-9) g  ?
Vorrei aggiungere che i GUT non sono i soli modelli che prevedono
il decadimento del protone; ce n'è almeno un altro, che non ha niente
a che fare con la grande unificazione ma è legato alla relatività generale.
E' dovuto a Hawking ma purtroppo non ho la bibliografia. Qualcuno
la conosce? Credo sia un lavoro degli anni settanta ma non ci giuro.
Hawking considera le fluttuazioni quantistiche del vuoto e pensa che
da questo nascano (per annichilarsi subito dopo) delle particelle
di massa uguale alla massa di Planck  M = ( h c / G )^1/2 ~ 10^(-5) g ,
(dove G è la costante gravitazionale).
Assegnando a queste particelle un raggio uguale alla loro lunghezza
d' onda Comtpon (cioè la lunghezza quantistica naturale associata a
una massa) che nel loro caso è h / M c = L = lunghezza di Planck ~
10^(-33) cm, si vede che sono piccoli buchi neri ( L = G M / c^2)
e quindi se si materializzano vicino a uno dei quark che compongono
il protone e lo inghiottono, il quark è perduto per sempre e il protone
è distrutto.
A differenza dei GUT, qui la vita media non dipende da X
ma da M e quindi da G ; il T che risulta è molto più
lungo di 10^31 anni -- se non sbaglio, la (1) è ancora
valida a patto di sostituire X con M -- e quindi non c'è speranza
di vederlo in laboratorio. Questo naturalmente se a G
si dà il valore solito 6.7 * 10^(-8) cm^3 / ( s^2 g) ; è ovvio
che se G ha in certe circostanze un valore molto maggiore
(cosa possibile perchè G è variabile in parecchie teorie alternative
alla RG) in quelle circostanze T può essere molto più basso
e perchè no? anche vicino a zero. Il decadimento del protone
diventerebbe allora facilmente osservabile. Ma qui si aprirebbe
un lungo discorso.
bye,
Corrado

 Corrado


perchè è stato proposto il valore 10^(-9) g  ?
Sincermente no ...

Molto interessante questa idea di Hawking, tra l'altro non mi sembra incompatibile col
GUT, nel senso che i due modi di decadimento potrebbero convivere, anche se la presenza di
questi buchi neri di plank va vista bene in merito alla conservazione di B.
Tra l'altro, se così fosse, il concetto di quantità conservata che fine fa? e se un
Hawkingone, fluttuazione del vuoto con energia ~MPlank, comparisse accanto a un elettrone
in un atomo? la carica elettrica sarebbe per sempre violata e l'universo non più neutro
...


 Utile a sapersi.
Ho sbagliato il titolo,
ecco il riferiemento esatto:
J. V.  Narlikar : Introduction to Cosmology,
(Jones and Bartlett, Boston 1983)
bye
Corrado

 non più neutro
perchè? Alla fine avremmo un planckone carico.
bye
Corrado

 Forse basta un cenno senza entrare nei dettagli. Grazie.
Per esempio una  G  funzione della temperatura
come vogliono certi GUT darebbe  una vita media
funzione dell'accelerazione propria A a causa
dell'effetto Unruh   ( temperatura ~  h A / k c )  e
quindi i protoni altamente accelerati vivrebbero pochissimo.
I protoni dei raggi cosmici subiscono accelerazioni enormi
quando attraversano i campi magnetici delle pulsar o delle
magnestar perciò in astrofisica il decadimento del protone potrebbe
essere un fenomeno frequente. Per non parlare dell'universo
primordiale. E forse il decadimento potrebbe essere provocato
negli acceleratori (non in quelli di adesso, temo)
Ciao
Corrado

 T ~ ( h / m c^2) ( X / m ) ^ 4                    ( 1 )
Salute a tutti
Corrado

 Ciao


 perchè? Alla fine avremmo un planckone carico.
Scusate la mia ingenuità ;). Se ho capito bene, si tratta di una particella 
e della sua antiparticella, che sono destinate ad annichilirsi "quasi 
subito". Hawkin suppone che siano due minuscoli buchi neri. Se una di esse 
"inghiotte" qualcosa e poi si "annichila" con la sua anti-particella, 
dovrebbe "risputare" il qualcosa inghiottito. Hehehehe... lo so che, 
teoricamente, da un buco nero non esce nulla... ma dallo scontro di un buco 
nero di materia con uno di antimateria... non potrebbe restare la differenza 
tra le due masse? Se poi questa differenza fosse minore della massa 
necessaria a creare un buco nero? Vedremmo "apparire" magicamente delle 
masse, a seguito dello scontro. Sempre che esistano i buchi neri di 
antimateria... (nulla mi sembra vietarlo, se non la difficoltà di 
sopravvivere, con tutta la materia che c'è intorno).
Stefano 

Cioe' sarebbe una particella lui stesso.
parliamo sempre del buco nero con massa di Planck, vero?
Sì, senza emissione sarebbe una particella stabile.
Però è anche vero che un buco nero generico (anche macroscopico)
ha caratteristiche che lo rendono una specie di "particella
elementare gigante", ma qui si aprirebbe un altro discorso.
Interrompo qui per ora.
Ciao,
Corrado

 sopravvivere, con tutta la materia che c'è intorno).
mettiamoci dunque nel caso macroscopico.
Ho il sospetto che il processo di scontro con
parziale annichilazione di cui parli non ci possa
essere, prima di tutto perchè i buchi neri non
sono "fatti" di materia (o di antimateria),
ma sono regioni vuote con una regione centrale C
enormememente piccola e densa, al di fuori di ogni
capacità di descrizione della fisica attuale
(secondo la RG la densità è addirittura infinita !
c'è da dire però che la RG in queste condizioni estreme
non è affidabile).  Ha senso dire  " C è fatta
di materia" oppure " C è fatta di antimateria" ?
Ne dubito molto, perchè in quelle condizioni
non sappiamo nemmeno bene cosa voglia dire "materia" e
"antimateria".
Poi c'è la faccenda dei buchi neri "calvi"  (no hair)
un' espressione entrata nell'uso (*) per dire che il buco
non conserva nessuna memoria dell'oggetto che,
collassando, l' ha prodotto, a parte alcuni parametri
(massa, carica e spin, e forse qualcos'altro)
-----------
(*) Forse perchè se vedi una testa liscia non puoi
risalire al colore e tipo di capelli che c'erano prima?
------------- 
Questo vuol dire che se prendi un oggetto
e lo comprimi fino a farlo diventare un buco nero,
non hai alcun modo (non per incapacità tecnica, ma
per ragioni di principio) di conoscere le caratteristiche
dell' oggetto di partenza (a parte i parametri che ti ho detto).
quindi non puoi dire niente sulla sua composizione,
in particolare non puoi dire se era fatto di materia o di
antimateria.
Considera ora un blocco di materia e uno di antimateria,
brevemente A1 e A2,  comprimili fino a farli diventare buchi
neri: A1 diventa il buco nero B1, e A2 il buco nero B2.
Se B1 e B2 si scontrano, tutto quello che possono fare è
fondersi insieme a formare un unico buco nero più grosso,
ma non ci sarà un' emissione di energia nel senso che intendevi tu
(cioè simile a quella che si ha facendo incontrare materia e antimateria)
altrimenti da questa emissione potremmo capire che B1 e
B2  provenivano da due blocchi fatti uno di materia e l'altro
di antimateria, e verrebbe così violato il vincolo del no hair, che
proibisce di risalire da un buco nero alla composizione del corpo
originario.
Però guarda che questa è solo una mia opinione,
poi magari ho torto marcio. Non ho riferimenti
da dare in proposito perchè non ne conosco.
Ciao
Corrado

 strano che non scriva anche lui su un news group?
chissà, forse scrive con un nick.
 Ciao,
Corrado

 da dare in proposito perchè non ne conosco.
Ok, grazie per le spiegazioni, che prendo con le dovute precauzioni. Se il
vincolo di cui parli è vero (no hair), mi sembra che, unendo tutto ciò che
si è detto, si potrebbe dedurre che la massa dell'Universo tenda ad
aumentare all'infinito. Una particella+antiparticella si creano
"automaticamente", esse sono due buchi neri => come possiamo dire che sono
materia ed antimateria? ;)))) Se non lo sono, non si annichilano (sempre
ammettendo vero tutto quanto). Se lo sono e "inghiottono" qualcosa di
vicino... bhe... perderebbero i capelli e non potrebbero annichilirsi
;)))))).
'nsomma... aspettiamo che qualche fisico geniaccio risolva l'arcano.
Stefano


 


 o sbaglio?
penso che ti sbagli (nota però la forma dubitativa, perchè
dopo le novità che mi hai detto non sono più sicuro di niente!)
Prendi per esempio il caso semplice di Schwarzschild
(*** sta per proporzionale a...)   T *** 1 / M ,
S (= entropia) *** area *** M^2  *** 1 / T^2.
Ciao
Corrado

 Ciao


 
http://web.tiscali.it/buchineri/tesi/node30.html
saluti,
Corrado