Распад протона

[masha-90]

Добрый день. Продолжаю свой тернистый путь познания, и опять наткнулась на проблему. Речь идет о возможном распаде протона: конечно, это всего лишь гипотетическая форма радиоактивного распада, которая может произойти, по разным оценкам, не ранее, чем через $10^3^0$ лет. При этом читала, что протон может распасться на нейтральный пион и позитрон. А как же кварки? Ведь конфайнмента никто не отменял. Могут ли кварки тоже когда ни будь распастся, или пион с позитроном? И что важнее, есть ли вероятность того, что частицы, образованные от распада протона, спонтанно образуют новые протоны?

[Ms-dos4]

Начнём с конца. Закон сохранения энергии помните? Значит спонтанно не могут.
Далее, а при чём тут конфайнмент? Пион тоже состоит из кварков.
Распадаться могут тяжелые кварки (посмотрите например про t кварк).
Кстати, вообще говоря канал распада протона на позитрон и пи-нуль неединственный, но это уже тонкости. Пока ничего так и не зарегистировали.
P.S.Ваш тернистый путь познания пролегает как то не так.

[masha-90]

Ms-dos4 в сообщении #832500 писал(а):

Начнём с конца. Закон сохранения энергии помните? Значит спонтанно не могут.
Далее, а при чём тут конфайнмент? Пион то тоже состоит из кварков.
Распадаться могут тяжелые кварки (посмотрите например про t кварк).
Кстати, вообще говоря канал распада протона на позитрон и пи-нуль неединственный, но это уже тонкости. Пока ничего так и не зарегистировали.

А как видит наука будущее вещества, если протон все таки распадется? Сложных структур больше не будет никогда?

Ms-dos4 в сообщении #832500 писал(а):

P.S.Ваш тернистый путь познания пролегает как то не так.

Да, я вижу

[Ms-dos4]

Можете почитать статью Вайнберга в УФН на эту тему, хотя и весьма старую (82г.)

[masha-90]

Ms-dos4 в сообщении #832506 писал(а):

Можете почитать статью
Вайнберга в УФН на эту тему, хотя и весьма старую (82г.)

Спасибо большое.

Но чем же закончится весь этот каскад распадов? нейтрино?

[Munin]

masha-90 в сообщении #832496 писал(а):

При этом читала, что протон может распасться на нейтральный пион и позитрон. А как же кварки?

Распад протона возникает в теориях Великого Объединения (GUT). В этих теориях существует новое взаимодействие и новые частицы-переносчики этого взаимодействия $X$ и $Y,$ которые могут превращать кварки в лептоны и обратно:

$$uu\to X\to e^+\bar{d}\qquad ud\to Y\to e^+\bar{u}\qquad ud\to Y\to \bar{\nu}_e\bar{d}$$

Если такое взаимодействие произойдёт в протоне или нейтроне, то "брутто" получится реакция распада нуклона на лептон и пион:

$$p\to e^+\pi^0\qquad p\to \bar{\nu}_e\pi^+\qquad n\to \bar{\nu}_e\pi^0\qquad n\to e^+\pi^-$$

(или на несколько пионов или других мезонов - запас энергии большой).

Литература:
Окунь. Физика элементарных частиц.
Емельянов. Стандартная модель и её расширения.

masha-90 в сообщении #832496 писал(а):

Ведь конфайнмента никто не отменял.

Конфайнмент продолжает действовать между кварками, которые получаются в результате, то есть, внутри пиона или других мезонов (если получается несколько мезонов, то внутри каждого из них по отдельности). А на лептон он не действует, и тот свободно вылетает наружу.

masha-90 в сообщении #832496 писал(а):

Могут ли кварки тоже когда ни будь распастся

Могут превратиться: в лептоны или в антикварки. При этом произойдёт нарушение сохранения барионного и лептонного числа. Распадом такая реакция называется только в случае, когда идёт по схеме "1 частица $\to$ несколько частиц". А кварки не бывают в свободном виде, поэтому эта схема - не для них.

masha-90 в сообщении #832496 писал(а):

И что важнее, есть ли вероятность того, что частицы, образованные от распада протона, спонтанно образуют новые протоны?

В каком смысле? Могут ли идти обратные реакции вида $e^+\pi^0\to p,$ например? Да, могут. Но тоже с ужасно малой вероятностью, которая здесь помножается на малую вероятность встречи позитрона и пи-мезона.

-- 04.03.2014 13:07:04 --

P. S. Да ещё и с нужной энергией, как верно отметил Ms-dos4.

[masha-90]

Munin в сообщении #832517 писал(а):

В каком смысле? Могут ли идти обратные реакции вида $e^+\pi^0\to p,$ например? Да, могут. Но тоже с ужасно малой вероятностью, которая здесь помножается на малую вероятность встречи позитрона и пи-мезона.

Выше мне объяснили, что это будет противоречить закону сохранения энергии. Ведь масса (энергия) протона должна быть больше суммарной массы (энергии) продуктов его распада.

[Ms-dos4]

Если у протона будет достаточная кинетическая энергия в начале, которую он передаст продуктам распада, противоречия нет (и ещё - масса то у него должна быть больше, чем масса продуктов (он то должен ещё придать кинетическую энергию частицам), а вот энергия равна энергии продуктов).

[masha-90]

Ms-dos4 в сообщении #832521 писал(а):

Если у протона будет достаточная кинетическая энергия в начале, противоречия нет.

То есть, принципиально возможна "встреча" позитрона и пи-мезона с дальнейшим образованием протона? Хоть и с мизерной вероятностью?

[npduel]

masha-90 в сообщении #832508 писал(а):

Но чем же закончится весь этот каскад распадов? нейтрино?

Это могут быть и не распады вещества на другое вещество, а преобразование вещества в другой вид материи. Ведь во время Большого взрыва протон появился в результате преобразования в вещество какого-то неизвестного пока вида материи. Почему бы ему не возвратиться в "первобытный" невещественный вид или, что вероятнее, преобразоваться в другой вид невещественной материи, невидимой и невесомой? Недавно ведь обнаружили, что нейтроны бесследно исчезают из холодной ловушки.

Toucan:

См. post832611.html#p832611

[Ms-dos4]

npduel
А я то думал вас уже забанили(а уже давно пора)

-- Вт мар 04, 2014 14:05:33 --

masha-90
Если энергия позволяет - то да. Но дело ещё в том, что учитывая крайне малую вероятность их встречи, пи-нуль успеет распасться (основной канал - в два фотона). А дальнейший ход зависит от энергии этих фотонов.

[npduel]

Ms-dos4 в сообщении #832549 писал(а):

А я то думал вас уже забанили

Просто здесь не было интересных тем. Только masha-90 и спасает подфорум.

[masha-90]

Ms-dos4 в сообщении #832549 писал(а):

Но дело ещё в том, что учитывая крайне малую вероятность их встречи, пи-нуль успеет распасться (основной канал - в два фотона). А дальнейший ход зависит от энергии этих фотонов.

Немного навязчивости, ладно?

Позитрон стабилен. Пи-нуль, нет, и как Вы сказали, сумеет распасться, превратившись в два фотона. Я так понимаю, для фотонов больше нету шанса на обратную реакцию с превращением в пи-мезон?

[Munin]

masha-90 в сообщении #832520 писал(а):

Выше мне объяснили, что это будет противоречить закону сохранения энергии. Ведь масса (энергия) протона должна быть больше суммарной массы (энергии) продуктов его распада.

Это вы очень плохо поняли объяснения. Потому что энергия как раз должна быть равна, а не больше. А масса, конечно, больше суммы масс. Потому что масса ≠ энергия.

Это не будет противоречить закону сохранения энергии, если сталкивающиеся (и сливающиеся) частицы будут иметь заранее дополнительную энергию (кинетическую). Именно таким способом, например, на ускорителях в столкновениях лёгких частиц получают тяжёлые (даже такие, например, как $W,Z$-бозоны, $t$-кварк, бозон Хиггса).

masha-90 в сообщении #832522 писал(а):

То есть, принципиально возможна "встреча" позитрона и пи-мезона с дальнейшим образованием протона? Хоть и с мизерной вероятностью?

Это "принципиально" только в рамках GUT. Да, возможна. Вероятность тут мизерная по двум причинам: очень редко бывают позитроны и пи-мезоны, да ещё и с большой энергией, и поэтому редко встречаются; и результат встречи даст протон с малой вероятностью.

-- 04.03.2014 14:29:04 --

(Оффтоп)

Ms-dos4 в сообщении #832549 писал(а):

А я то думал вас уже забанили(а уже давно пора)

Модераторы что-то совсем перестали чистить форум.

masha-90 в сообщении #832552 писал(а):

Я так понимаю, для фотонов больше нету шанса на обратную реакцию с превращением в пи-мезон?

Каким образом вы это "понимаете"???

[masha-90]

Munin в сообщении #832558 писал(а):

Каким образом вы это "понимаете"???

Ну, два фотона либо пройдут сквозь друг друга, либо, при достаточной энергии, образуют электрон-позитронную пару. Про превращение в пи-мезон я ничего не слышала.