Protonin hajoaminen

Malli protonin kvarkkirakenteesta. Protoni on hadroni, joka koostuu kahdesta u-kvarkista ja yhdestä d-kvarkista.

Protonin hajoaminen on hypoteettinen radioaktiivinen hajoamisen muoto, jossa protoni hajoaa kevyemmiksi alkeishiukkasiksi. Hajoamista ei ole toistaiseksi havaittu kokeellisesti, eikä sen olemassaolosta ole varmuutta.

Hiukkasfysiikan standardimallin mukaan protonit eivät hajoa, sillä baryoniluku säilyy kaikissa vuorovaikutuksissa. Protonit ovat kaikkein kevyimpiä eli vähiten energeettisiä baryoneja, joten ne ovat vakaita hiukkasia.

Standardimallin seuraajiksi ehdotetuissa suurissa yhtenäisteorioissa baryoniluvun säilyminen kuitenkin rikkoutuu, jolloin protonin olisikin mahdollista hajota esimerkiksi ns. X-bosonin kautta. Protonin hajoaminen on yksi harvoista prosesseista, joita havaitsemalla ehdotettujen suurten yhtenäisteorioiden paikkaansapitävyyttä voitaisiin tutkia kokeellisesti.[1]

Suuret yhtenäisteoriat

Jotkut suuret yhtenäisteoriat ennustavat protonin hajoamista esimerkiksi neutraaliksi pioniksi ja positroniksi. Pioni hajoaisi tämän jälkeen lähes välittömästi kahdeksi fotoniksi. Prosessin kokeellinen tutkimus on kuitenkin hyvin vaikeaa, sillä protonin puoliintumisajan alarajaksi sen kautta arvioitiin 90 % todennäköisyydellä 8,2 × 1033 vuotta.[2] Myöhemmin arviota on nostettu 1,01 × 1034 vuoteen.[3]

p+  →  e+ + π0

Toinen teoreettinen protonin hajoamisprosessi on hajoaminen myoniksi ja pioniksi. Arvioitu puoliintumisajan alaraja 90 % varmuudella on 6,6 × 1033 vuotta.[2]

p+  →  μ+ + π0

Katso myös

Lähteet

  1. ↑ Proton Decay HyperPhysics. Viitattu 29.9.2014. (englanniksi)
  2. ↑ a b Nishino et al.: Search for Proton Decay via p→e+π0 and p→μ+π0 in a Large Water Cherenkov Detector 8.4.2009. Super-Kamiokande Collaboration. Viitattu 29.9.2014. (englanniksi)
  3. ↑ Proton lifetime is longer than 10^34 years 15.2.2011. Kamiokan observatorio. Arkistoitu 16.7.2011. Viitattu 29.9.2014. (englanniksi)