Διάσπαση του πρωτονίου

Στη σωματιδιακή φυσική η διάσπαση του πρωτονίου είναι μια υποθετική μορφή διασπάσεως σωματιδίου, κατά την οποία το πρωτόνιο διασπάται σε ελαφρότερα υποατομικά σωματίδια, π.χ. σε ένα ουδέτερο πιόνιο και σε ένα ποζιτρόνιο. Η υπόθεση ότι το πρωτόνιο διασπάται από μόνο του διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον Αντρέι Ζαχάρωφ το 1967. Παρά τις αρκετές και σημαντικές πειραματικές προσπάθειες, αυτή η διάσπαση δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ. Εάν διασπάται με παραγωγή ποζιτρονίου, τότε ο χρόνος ημιζωής του πρωτονίου είναι τουλάχιστον 1,67 × 1034 έτη.

Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο, το πρωτόνιο, που είναι βαρυόνιο, είναι σταθερό επειδή ο βαρυονικός αριθμός του διατηρείται (υπάρχει η εξαίρεση της θραύσεως της συμμετρίας δεξιού-αριστερού). Συνεπώς το πρωτόνιο δεν διασπάται από μόνο του σε άλλα σωματίδια, επειδή είναι το ελαφρότερο (με τη μικρότερη μάζα ηρεμίας) βαρυόνιο. Η εκπομπή ποζιτρονίου – μια μορφή φυσικής ραδιενεργού διασπάσεως στην οποία ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο – δεν αποτελεί διάσπαση του πρωτονίου, καθώς το πρωτόνιο αλληλεπιδρά με άλλα σωματίδια μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου.

Ορισμένες Μεγάλες ενοποιημένες Θεωρίες (GUT) πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο προβλέπουν εκπεφρασμένα τη θραύση της συμμετρίας του βαρυονικού αριθμού, επιτρέποντας τη διάσπαση των πρωτονίων με τη μεσολάβηση του σωματιδίου του Χιγκς, μαγνητικών μονοπόλων, ή νέων μποζονίων «X». Τότε η ημιζωή του πρωτονίου, αναλόγως με την περίπτωση, θα ήταν από 1031 έως 1036 έτη. Για σύγκριση, η ηλικία του Σύμπαντος είναι περίπου 1010 έτη. Μέχρι σήμερα, όλες οι προσπάθειες να παρατηρηθεί κάποιο φαινόμενο που προβλέπεται από τις Μεγάλες ενοποιημένες Θεωρίες (όπως η διάσπαση του πρωτονίου ή η ύπαρξη μαγνητικών μονοπόλων) έχουν αποτύχει.

Η κβαντική βαρύτητα (δια των εικονικών μελανών οπών και της ακτινοβολίας Hawking) ίσως να παρέχει επίσης έναν τρόπο διασπάσεως του πρωτονίου, με τάξεις μεγέθους ημιζωών πολύ πέρα από τις παραπάνω κλίμακες των GUT.

Υπάρχουν θεωρητικές οδοί παραβιάσεως της διατηρήσεως του βαρυονικού αριθμού σε άλλες περιπτώσεις εκτός της διασπάσεως του πρωτονίου, όπως αλληλεπιδράσεις με μεταβολές του βαρυονικού και/ή του λεπτονικού αριθμού κατά ποσό διάφορο του 1 (όπως απαιτείται στη διάσπαση του πρωτονίου). Αυτές περιλαμβάνουν π.χ. τις «ταλαντώσεις» του νετρονίου.

Παραπομπές

Βιβλιογραφία

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 Η διάσπαση του πρωτονίου στον Super-Kamiokande
 Ιστορία του πειράματος IMB
 

Πυρηνική φυσική
Σωματιδιακή φυσική