Новые данные по времени жизни протона
В свежей работе, опубликованной в Physical Review D, установлена новая нижняя граница на время жизни протона. Её значение исключает некоторые из теорий великого объединения.
Как известно, в отличие от нейтрона, который в свободном состоянии распадается за несколько минут, протон является стабильной частицей, и никому ещё не удавалось зафиксировать его распад. Попытки обнаружить радиоактивность свободных протонов, однако, повторяются вновь и вновь. Связано это с тем, что согласно многим теориям великого объединения (Great Unified Theory, GUT) — то есть теориям, стремящимся к единому описанию электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий при больших энергиях, — протон должен быть нестабильной частицей, правда, с очень большим временем жизни.
Например, в некоторых теориях GUT предсказывается распад протона на позитрон и пи-мезон за время порядка 1031 лет. Это означает, что если взять 1031 протонов и наблюдать за ними в течение года, то в среднем будет обнаружено одно событие их распада.
Согласно другим теориям GUT, основанным на гипотезе суперсимметрии (SUSY), протон распадается на K-мезон и нейтрино за время порядка 1034 лет.
Коллаборация Super-Kamiokande, работающая на одноимённой установке искала признаки распада протона в 50 000 тонах воды. С помощью детекторов, установленных вокруг бака с водой, они надеялись засечь продукты распада K-мезона — мюоны и пи-мезоны. За 17 лет наблюдений, однако, им этого не удалось не разу. На основе этих данных исследователи сделали вывод, что время SUSY-распада протона составляет не менее 5,9×1033 лет, что приблизительно в 2,5 раза больше, чем предыдущая экспериментально определённая граница.
