• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Rozpad protonu



    Podstrony: 1 [2] [3]
    Przeczytaj także...
    Wszechświat – wszystko, co fizycznie istnieje: cała przestrzeń, czas, wszystkie formy materii i energii oraz prawa fizyki i stałe fizyczne określające ich zachowanie. Słowo „wszechświat” może być też używane w innych kontekstach jako synonim słów „kosmos” (w rozumieniu filozofii), „świat” czy „natura”. W naukach ścisłych słowa „wszechświat” i „kosmos” są równoważne.Zasada zachowania energii – empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

    Rozpad protonu – hipotetyczny nowy rodzaj rozpadu promieniotwórczego, w rezultacie którego swobodny proton rozpadałby się na lżejsze cząstki. W modelu standardowym fizyki cząstek elementarnych rozpad taki jest zabroniony, ponieważ łamie zasadę zachowania liczby barionowej. Możliwość takiego rozpadu przewidują niektóre rozszerzenia modelu standardowego, np. teorie wielkiej unifikacji. Eksperymentalnie nie udało się dotychczas jednoznacznie zaobserwować żadnych przypadków tego procesu. Rozpad wolnego protonu jest zjawiskiem innym od odwrotnego rozpadu beta, podczas którego to proton i antyneutrino zamieniają się w antyelektron i neutron czy rozpadu beta plus podczas którego proton w jądrze atomowym rozpada się na neutron, antyelektron i neutrino.

    Rozpad beta plus (przemiana β) - reakcja jądrowa, w której emitowana jest cząstka β (zwana pozytonem lub antyelektronem) oraz neutrino elektronowe.Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.

    Podstawy teoretyczne[ | edytuj kod]

    W modelu standardowym proton, jako najlżejszy barion, jest cząstką trwałą i nie może się spontanicznie rozpaść. Związane jest to z obowiązującym w tym modelu zachowaniem liczby barionowej. Wśród produktów rozpadu barionu musi znajdować się inny barion. Ponieważ jednak z zasady zachowania energii wynika, że suma mas produktów rozpadu cząstki musi być mniejsza od jej masy spoczynkowej, więc najlżejszy barion musi być trwały.

    Nukleony – wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych.Włochy (Republika Włoska, wł. Italia, Repubblica Italiana) – państwo położone w Europie Południowej, na Półwyspie Apenińskim, będące członkiem wielu organizacji, m.in.: UE, NATO, należące do ośmiu najbardziej uprzemysłowionych i bogatych państw świata – G8.

    Na głębszym poziomie zachowanie liczby barionowej, więc i trwałość protonu, można objaśnić nieobecnością w modelu standardowym oddziaływań zamieniających kwarki z leptonami. Oddziaływania takie musiałyby być przenoszone przez bozony obdarzone jednocześnie ładunkiem kolorowym i ładunkiem elektrycznym. Jedynymi znanymi obecnie przenoszącymi kolor bozonami są gluony, elektrycznie neutralne. Kwarki mogą być więc produkowane bądź anihilowane jedynie w parach z antykwarkami. Oznacza to, że w każdym oddziaływaniu zachowywana jest różnica pomiędzy liczbą kwarków a liczbą antykwarków. Bariony składają się z trzech kwarków, dlatego w stanie końcowym rozpadu barionu musi znaleźć się stan trzykwarkowy, czyli inny barion.

    Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang. United States, US, United States of America, USA) – federacyjne państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu i Oceanem Atlantyckim od wschodu.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.

    Rozpad protonu jest jednak przewidywany przez cały szereg modeli wykraczających poza model standardowy.

    Teorie wielkiej unifikacji[ | edytuj kod]

    Modele zwane ogólnie teoriami wielkiej unifikacji (w skrócie nazywane GUT) postulują istnienie pełnej symetrii pomiędzy znanymi oddziaływaniami, z wyjątkiem grawitacji. Symetria ta opisywana jest grupą symetrii zawierającą jako podgrupy grupy symetrii znanych oddziaływań. Nie obserwujemy jej bezpośrednio, ponieważ symetria ta jest spontanicznie łamana przy energiach poniżej tzw. skali wielkiej unifikacji, lokowanej zazwyczaj w okolicach 10 GeV.

    W fizyce cząstek bozony (ang. boson od nazwiska fizyka Satyendra Bose), są cząstkami posiadającymi spin całkowity. Większość bozonów to cząstki złożone, jednakże 12 z nich (tak zwane bozony cechowania) są cząstkami elementarnymi, niezłożonymi z mniejszych cząstek (cząstki fundamentalne).Warunek konieczny – wniosek wypływający z danego faktu. Jeżeli fakt ma zaistnieć, to zaistnieć (koniecznie) musi również fakt będący wnioskiem.

    Model taki umieszcza w jednej reprezentacji grupy symetrii fermiony należące do jednej generacji, tak leptony, jak i kwarki. Oznacza to automatycznie istnienie przekształceń symetrii zamieniających je między sobą, a więc i odpowiednich oddziaływań. Oddziaływania takie byłyby przenoszone przez hipotetyczne bozony o ułamkowym ładunku elektrycznym i nieznikającym ładunku kolorowym, zwane zwykle bozonami X i Y. Modele GUT przewidują, że masy tych bozonów powinny być zbliżone do skali energetycznej, przy której symetria wielkiej unifikacji jest łamana. Wyjaśnia to, dlaczego rozpadów protonu nie zaobserwowano wcześniej: pojawienie się przy niskich energiach wirtualnej cząstki o tak dużej masie jest bardzo mało prawdopodobne. Pierwsze modele GUT przewidywały, że czas życia protonu powinien wynosić około 10 lat.

    Supersymetria (SUSY) – hipotetyczna symetria z zakresu fizyki cząstek elementarnych przekształcająca bozony w fermiony.Teorie wielkiej unifikacji (GUT z ang. Grand Unification Theory) – teorie łączące chromodynamikę kwantową i teorię oddziaływań elektrosłabych. Przedstawiają one oddziaływanie silne, słabe i elektromagnetyczne jako przejaw jednego, zunifikowanego oddziaływania. Żadna z dotychczasowych teorii wielkiej unifikacji nie została potwierdzona doświadczalnie.
    Jeden z diagramów Feynmana opisujących proces rozpadu protonu na pozyton i pion w modelu GUT

    Proces rozpadu protonu przebiegałby według tych modeli w ten sposób, że dwa z wchodzących w skład protonu kwarków wymieniają bozon X, zamieniając się przy tym w lepton i antykwark. Lepton jest jednym z produktów rozpadu, natomiast antykwark wraz z pozostałym, trzecim kwarkiem protonu, tworzy hadrony, w najprostszym przypadku jeden stan związany, czyli mezon. Według przewidywań najprostszego modelu GUT najbardziej prawdopodobnym sposobem rozpadu protonu winien być rozpad na pozyton i neutralny pion:

    Japonia (jap. 日本, trb. Nihon lub Nippon) – państwo wyspiarskie usytuowane na wąskim łańcuchu wysp na zachodnim Pacyfiku, u wschodnich wybrzeży Azji, o długości 3,3 tys. km. Archipelag rozciąga się niemal południkowo (Japończycy utrzymują, że ich kraj ma kształt „trzydniowego Księżyca”) pomiędzy 45°33′ a 20°25′ stopniem szerokości północnej, od Morza Ochockiego na północy do Morza Wschodniochińskiego i Tajwanu na południu. Stolica Tokio jest usytuowana prawie dokładnie na tej samej szerokości geograficznej co Ateny, Pekin, Teheran i Waszyngton.Hadrony – grupa silnie oddziałujących cząstek elementarnych złożonych z kwarków bądź gluonów. Wyróżnia się stany złożone z samych kwarków (mezony, bariony, tetrakwarki, pentakwarki itd.), samych gluonów (kule gluonowe) oraz kwarków i gluonów (hybrydy mezonowe, hybrydy barionowe itd.). Pierwszymi odkrytymi hadronami były bariony (trzy kwarki albo trzy antykwarki) i mezony (jeden kwark i jeden antykwark). Właściwością hadronów jest ich liczba barionowa oraz całkowity ładunek elektryczny, choć budujące je kwarki i antykwarki mają ładunki ułamkowe. Hadrony, będące stanami związanymi, same mogą tworzyć stany związane - są to jądro atomowe, hiperjądro, atom hadronowy (jądro atomowe z orbitującym wokół nim hadronem), molekuła hadronowa (np. pionium) czy gwiazda neutronowa.

    (neutralny pion niemal natychmiast rozpada się na dwa fotony). Jest to bardzo szczęśliwe z eksperymentalnego punktu widzenia, ponieważ rozpad taki jest szczególnie łatwy do zaobserwowania.

    Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.Bariony – w fizyce cząstek elementarnych rodzina cząstek elementarnych silnie oddziałujących fermionów (o spinie połówkowym). Bariony są podrodziną cząstek silnie oddziałujących nazywanej hadronami. Barionem jest proton czy neutron wspólnie nazywane nukleonami.

    Najprostsze modele GUT łamią wprawdzie zasady zachowania liczby barionowej i liczby leptonowej, zachowują jednak różnicę pomiędzy liczbą barionów a liczbą leptonów. Oznacza to, że w rozpadzie barionu musi powstać antylepton, czyli dopuszczalny jest np. rozpad:

    ale zabronione są na przykład rozpady:

    Mont Blanc (wł. Monte Bianco, pol. Biała Góra, 4810,45 m n.p.m.) – najwyższy szczyt Alp i Europy, potocznie nazywany Dachem Europy (niektórzy, w tym alpiniści zdobywający Koronę Ziemi, przyjmując inne granice Europy niż Międzynarodowa Unia Geograficzna, uważają Elbrus za szczyt europejski i tym samym najwyższy w Europie). Główny wierzchołek znajduje się na terytorium Francji w regionie Haute-Savoie i w granicach administracyjnych miasta Saint-Gervais-les-Bains. Granica francusko-włoska przebiega przez pobliski, boczny wierzchołek Mont Blanc de Courmayeur (wł. Monte Bianco di Courmayeur) (4748 m n.p.m.).Reprezentacja grupy – w teorii grup każdy homomorfizm grupy w grupę przekształceń liniowych odwracalnych ustalonej przestrzeni liniowej nad zadanym ciałem.

    Supersymetria[ | edytuj kod]

    Model supersymetrii postuluje istnienie symetrii pomiędzy fermionami a bozonami. Każda ze znanych cząstek ma w nim swego supersymetrycznego partnera, o spinie różnym od niej o 1/2, ale takim samym ładunku. Supersymetryczny partner kwarku, s-kwark jest więc bozonem, o nieznikającym ładunku elektrycznym i kolorowym. W minimalnym modelu supersymetrycznym nie może on jednak być bezpośrednio nośnikiem oddziaływań zamieniających kwarki w leptony, ze względu na prawo zachowania tzw. parzystości R.

    Ontario – prowincja Kanady. Ontario jest najludniejszą i najprężniejszą ekonomicznie częścią Kanady. W granicach Ontario znajduje się stolica Kanady Ottawa, największe miasto Kanady Toronto, a także największa aglomeracja tzw. Golden Horseshoe. W 1855 stacjonujący tam żołnierze angielskiej armii wymyślili hokej na lodzie.Kwark – cząstka elementarna, fermion mający ładunek koloru (czyli podlegający oddziaływaniom silnym). Według obecnej wiedzy cząstki elementarne będące składnikami materii można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią kwarki, drugą grupą są leptony. Każda z tych grup zawiera po sześć cząstek oraz ich antycząstki, istnieje więc sześć rodzajów kwarków oraz sześć rodzajów antykwarków.

    Rozpad protonu jest jednak w modelu supersymetrycznym możliwy, jako proces wyższego rzędu (odpowiednie diagramy Feynmana dla tego procesu zawierają pętle z wymianą kilku cząstek supersymetrycznych). Obliczenie prawdopodobieństwa takiego procesu jest trudne, ponieważ nie znamy mas cząstek supersymetrycznych ani skali energii, przy której supersymetria jest łamana. Istniejące oszacowania umieszczają czas życia protonu w zakresie 10–10 lat i przewidują, że proton winien najchętniej rozpadać się na mezon K i antyneutrino.

    Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.Prefektura Gifu (jap. 岐阜県, Gifu-ken) - prefektura znajdująca się w regionie Chūbu w Japonii. Jej stolicą jest miasto Gifu.

    Możliwe jest też połączenie supersymetrii z wielką unifikacją (zwane w skrócie SUSY-GUT). W modelu SUSY-GUT skala unifikacji leży znacznie wyżej, niż w „zwykłych’ GUT, przez co przewidują one znacznie dłuższy czas życia dla rozpadów w których pośredniczą bozony X. Na przykład dla rozpadu na pozyton i neutralny pion szacowany średni czas życia wynosi 10 do 10 lat. Dlatego przewidywania tego modelu odnośnie do czasu życia i preferowanych sposobów rozpadu protonu niewiele różnią się od przewidywań samej supersymetrii.

    Promieniowanie kosmiczne – promieniowanie złożone, zarówno korpuskularne jak i elektromagnetyczne, docierające do Ziemi z otaczającej ją przestrzeni kosmicznej. Korpuskularna część promieniowania składa się głównie z protonów (90% cząstek), cząstek alfa (9%), elektronów (ok 1%) i nielicznych cięższych jąder. Promieniowanie docierające bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej nazywamy promieniowaniem kosmicznym pierwotnym. Cząstki docierające do Ziemi w wyniku reakcji promieniowania kosmicznego pierwotnego z jądrami atomów gazów atmosferycznych, to promieniowanie wtórne.Miony to nietrwałe cząstki elementarne należące do kategorii leptonów. Występują w dwóch stanach ładunkowych (będących wzajemnie antycząstkami) μ i μ. Masa mionu wynosi 105,66 MeV/c², gdzie c - prędkość światła w próżni, okres połowicznego zaniku jest równy 1,5 mikrosekundy (średni czas życia τ=2,2×10 s). Rozpadają się najczęściej na elektron, antyneutrino elektronowe oraz neutrino mionowe (µ odpowiednio na pozyton, neutrino elektronowe i antyneutrino mionowe). Należą do drugiej generacji cząstek elementarnych i wykazują pokrewieństwo z elektronem, tzn. posiadają takie same własności co elektron, z wyjątkiem około 207 razy większej masy.

    Teorie strun[ | edytuj kod]

    Tą wspólną nazwą określany jest cały szereg modeli teoretycznych, mających ambicję wyjaśnienia wszystkich cząstek i oddziaływań, łącznie z grawitacją. Przykładami tej klasy modeli może być teoria superstrun. Wspólną ich cechą jest postulowanie, że fizyczne cząstki są faktycznie różnymi modami drgań pewnych rozciągłych obiektów („strun”) zlokalizowanych w dodatkowych wymiarach przestrzeni.

    arXiv (duże X w nazwie reprezentuje grecką literę χ (chi), nazwę należy więc czytać ‘archiv’) – elektroniczne archiwum naukowych preprintów. Gromadzi artykuły z następujących dziedzin: fizyki z astronomią, matematyki, informatyki, statystyki i biologii (quantitative biology) i matematyki finansowej. Archiwum powstało w roku 1991 w Los Alamos National Laboratory, początkowo dostępne było pod adresem xxx.lanl.gov. Obecnie funkcjonuje przy Uniwersytecie Cornella. Kaon (mezon K) – najlżejsza cząstka o niezerowej dziwności, mezon K jest bozonem o spinie 0. Antycząstką kaonu jest antykaon.

    Rozpad protonu należy do generycznych przewidywań teorii strun, ponieważ postulują one pokrewieństwo pomiędzy wszelkimi typami cząstek, idące nawet dalej, niż w teoriach wielkiej unifikacji. W praktyce realistyczne teorie strun (tzn. takie, które są w zasadzie w stanie odtworzyć znane oddziaływania) zawierają w sobie grupę symetrii typu wielkiej unifikacji, dlatego mechanizmy rozpadu są podobne, jak w modelach GUT lub SUSY-GUT.

    Greater Sudbury (fr. Grand-Sudbury) - miasto w Kanadzie, w prowincji Ontario. Jest największym pod względem wielkości miastem północnego Ontario. Jest oficjalnie dwujęzyczne i posiada dwie oficjalne nazwy (Greater Sudbury i Grand-Sudbury).Kolor lub ładunek kolorowy – liczba kwantowa wprowadzona, by rozróżnić kwarki znajdujące się w tym samym stanie spinowym.

    Trudniej jest otrzymać z teorii strun konkretne przewidywania na czas życia czy drogi rozpadu protonu, ze względu na bogactwo możliwych modeli. W praktyce brak doświadczalnej obserwacji rozpadu jest bardzo silnym testem teorii strun, pozwalającym na odrzucenie wielu jej wariantów, jako przewidujących zbyt szybki rozpad.

    Teoria superstrun – wersja teorii strun, która łączy ją z supersymetrią. Wersja teorii superstrun, M-teoria, jest jedną z proponowanych teorii wszystkiego. M-teoria przewiduje, że teoria superstrun opisuje tylko część rzeczywistości.Fairport Harbor – wieś w USA, w stanie Ohio, w hrabstwie Lake. Obecnie (2014) burmistrzem miejscowości jest Tim Manross.


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Problem neutrin słonecznych (ang. Solar Neutrino Problem) – rozbieżność pomiędzy zmierzoną liczbą neutrin słonecznych docierających do Ziemi ze Słońca a teoretycznym modelem wnętrza Słońca. Problem pojawił się w połowie lat 60. XX wieku, a udało się go rozwiązać dopiero w roku 2002 dzięki lepszemu zrozumieniu fizyki neutrin. Wymagało to modyfikacji fizyki cząstek elementarnych.
    Leptony (z gr. leptós - lekki, drobny) − grupa 12 cząstek elementarnych (6 cząstek i 6 antycząstek). Zaliczają się do niej: elektron, mion, taon, neutrino elektronowe, neutrino mionowe, neutrino taonowe oraz odpowiadające im antycząstki: pozyton (antyelektron), antymion, antytaon i antyneutrina. Ostatnim odkrytym leptonem było neutrino taonowe w 2000 roku.
    Argon (Ar, łac. argon) – pierwiastek chemiczny będący gazem szlachetnym. Jest praktycznie niereaktywny i nie ma żadnego znaczenia biologicznego, jest także jednym ze składników powietrza. Argon wyodrębnili i zidentyfikowali Lord Rayleigh i sir William Ramsay w 1894 roku.
    Super-Kamiokande albo Super-K – wodny detektor promieniowania Czerenkowa o masie 50 000 ton, znajdujący się w kopalni niedaleko miejscowości Kamioka w Japonii. Kontynuacja prowadzonego w latach 1983-1995 eksperymentu Kamiokande (Kamioka Nucleon Decay Experiment) z mniejszym 3000-tonowym detektorem.
    Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.
    Neutron (z łac. neuter – "obojętny") – cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Posiada spin ½.
    Bariogeneza – hipotetyczny proces zachodzący we wczesnym wszechświecie (krótko po Wielkim Wybuchu), w wyniku którego powstały główne składniki materii nukleony, czyli protony i neutrony. Podstawowym problemem, który usiłują wyjaśnić hipotezy dotyczące procesu bariogenezy, jest obserwowana we wszechświecie nierównowaga pomiędzy liczbą cząstek materii a antymaterii. Naturalną hipotezą jest, że powstający wszechświat powinien zawierać równą liczbę cząstek i antycząstek. Pojawia się zatem problem utworzenia z początkowo symetrycznego stanu wszechświata, obserwowanego obecnie stanu asymetrii pomiędzy materią i antymaterią.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.04 sek.