Валентин Шеховцов (valentincehov) wrote in foto_history,
Валентин Шеховцов
valentincehov
foto_history

Category:

Сколько тебе жить, протон?

0ротон

 Мы сидим на крохотном островке стабильности и с душевным трепетом взираем на физиков, которые вот-вот готовы и протон объявить частицей неустойчивой.  Стабильность электрона легко объяснить. Он имеет минимально возможный заряд (если не принимать в расчет кварки, эти получастицы, полуфантомы!).

Все частицы меньшей массы (обычно при ядерных развалах тяжелое распадается на более легкие части), те, на которые электрон мог бы распасться (фотон, нейтрино), — нейтральны. Получается, что электрону просто не на что «распасться». Тут вступает в действие закон сохранения электрического заряда: заряд не может исчезать или возникать.

С протоном дело сложнее.  Он мог бы передать свой единичный положительный заряд, скажем, более легкому позитрону, тоже положительно заряженному.  Прежде эту возможность теоретики игнорировали, так как адроны (протон среди них) и лептоны (электрон, позитрон) были разделены, казалось бы, непроницаемой стеной. Однако в рамках «великого объединения» различие между этими частицами исчезает.

Здесь кварки, которые раньше можно было отличить по их способности к сильным взаимодействиям, могли бы запросто превращаться в лептоны, прежде считавшиеся частицами совсем другой природы, участвующие только в электрослабых взаимодействиях. Как следствие этого, состоящий из трех кварков протон теперь мог бы превратиться в лептон и мезон. Например, по такой схеме: р- + е+ + ?° (протон распадается на позитрон и нейтральный пи-мезон). 

Теперь вопрос — как быстро должно идти это превращение? Скорее всего со скоростями черепашьими. Ведь масса данных, начиная с солидного возраста земного шара, говорит о том, что окружающее нас вещество вроде бы вовсе не исчезает.  Слоны и вороны, говорят, живут сотни лет, американские секвойи тысячи.

А сколько лет способен прожить протон? Если срок его жизни окажется очень большим, то с чем его сравнивать? Может быть, со временем жизни нашей Вселенной? (Да она тоже невечна, и в принципе имело бы смысл отмечать дни, нет, миллиардолетия со дня ее рождения!)  Возраст Вселенной установлен довольно точно — 1010, или, в обычной записи, 10 миллиардов лет.

Число катастрофически громадное; и все-таки протон должен жить дольше, что нетрудно доказать.  Мы, как выразился один физик, «знаем своими костями», что среднее время жизни протона больше, чем, ну скажем, 1016 лет. В самом деле, если бы оно было заметно меньше, то 1028 протонов, образующих тело взрослого человека, распадались бы со средней скоростью, превышающей 1012 протонов в год, или около 30 тысяч распадов за секунду.

Человек стал бы радиоактивным! И сам представлял бы угрозу для своего здоровья.  Различные теоретические соображения и эксперименты (о них еще пойдет речь) свидетельствуют: время жизни протона больше 1030 лет. Умопомрачительная величина! Откуда она взялась?

Физики в состоянии дать отчет.  Протон, считается, состоит из трех кварков. В среднем они находятся друг от друга на значительной дистанции, расстояниях порядка радиуса протона. Эти размеры крошечны для нас, людей, но грандиозны, чтобы на них могли проявить себя «сильно-электромагнито-слабые» («великое объединение» сил) взаимодействия.

Протон, возможно, способен превратиться в позитрон, но только при том условии, что один из его кварков станет лептоном. И вот для этого-то кварки и должны сблизиться на расстояния в миллиарды миллиардов раз меньшие, чем размер протона.  Понятно, что вероятность такого сближения крайне мала, а значит, шанс за то, что протон не развалится у нас на глазах, должен быть велик. Так и возникают числа большие, чем 1030.

И еще одно замечание-разъяснение. Не надо думать, что если время жизни протона или электрона (пока электрон считается вечным) превышает возраст Вселенной (на 20 порядков!), то эти частицы существовали и тогда, когда Вселенной еще не было и в помине. Нет, протоны и электроны появились вместе со Вселенной. И число 1030 означает лишь ту «веху» жизни Вселенной, когда большинство протонов мира развалится.

Ю.Чирков. Охота за кварками
Tags: 1980-е, литература, наука
Subscribe

Posts from This Сommunity “литература” Tag

  • Металлургия становится наукой

    - Положи на этот камень свой нож, сагиб, и ты увидишь, что такое индийский вутц. Заинтересованный Роберт Скотт вытащил из ножен короткий кинжал из…

  • Как Лев Толстой либералов презирал

    6 июня 1866 года в 65-м Московском пехотном полку, расквартированном неподалёку от Ясной Поляны, полковой писарь Василий Шабунин при свидетелях…

  • «И с физикой будет покончено»

    Наш Мир — не завершенье Там — дальше — новый Круг Невиданный — как Музыка Вещественный — как Звук. Он манит и…

  • Андрей Линде

    Я вышел на станции метро «Юго-Западная» и сел в автобус. Он долго, минут сорок, увозил меня все дальше от центра города. Почти у…

  • Путешествие с демоном

    В апреле – мае 1966 года в Крыму, вблизи Ялты, состоялась Международная школа по теоретической физике, организованная АН Украины и…

  • В изложении для пешеходов

    Слово «кварк» ввел в науку американский физик-теоретик М. Гелл-Ман (родился в 1929 году в Австрии, в 1944-м его родители перебрались в…

  • Кто придумал слово "кварк"?

    А теперь стоит немного рассказать о человеке, который, не будучи физиком и совершенно не помышляя об этой науке, тем не менее оказался с нею…

  • «Сфинкс засмеется и жизнь на Земле иссякнет»

    «Я не нашел в вашей «Небесной механике» Бога, сударь», — сказал Наполеон Бонапарт выдающемуся французскому астроному…

  • Приметы придуманы сыщиком

    Неудачи с кварками охладили многих исследователей. Раздались голоса, что кварки — всего лишь удобная абстракция, что, возможно, в 2000 году…

Buy for 500 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment