הצגת המקור של הדף "דעיכת פרוטון"

[[קובץ:Proton decay.svg|ממוזער]]
ב[[פיזיקת חלקיקים|פיזיקת החלקיקים]], '''דעיכת [[פרוטון]]''' היא צורה [[תיאוריה|תאורטית]] של [[דעיכה רדיואקטיבית|דעיכת חלקיק]] שבו הפרוטון דועך ל[[חלקיק תת-אטומי|חלקיקים תת-אטומיים]] קלים יותר כמו [[פאיון]] [[מטען חשמלי|נייטרלי]] ו[[פוזיטרון]].<ref>{{צ-ספר|מחבר=Ishfaq Ahmad|שם=?Radioactive decays by Protons. Myth or reality|מו"ל=The Nucleus|שנת הוצאה=1969|עמ=69–70}}</ref> דעיכת הפרוטון התאורטית נוסחה לראשונה על ידי [[אנדריי סחרוב|אנדריי סקרוב]] ב-1967. למרות המאמצים ה[[ניסוי|ניסויים]] הקשים, דעיכת פרוטון מעולם לא [[תצפית (מדע)|נצפתה]]. אם הפרוטון היה דועך לפוזיטרון, מחצית מהחיים של הפרוטון הייתה לפחות <math>1.67 \cdot {10}^{34}
</math> שנים.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=Bajc, Borut; Hisano, Junji; Kuwahara, Takumi; Omura, Yuji|שם=Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs|כתב עת=Nuclear Physics|שנת הוצאה=2016}}</ref> לפי [[המודל הסטנדרטי]], פרוטונים, שהם סוג של [[באריון]] (מורכבים מ-3 [[קווארק]]ים),יציבים עקב [[חוק שימור|שימור]] ה[[מספר באריוני|מספר הבאריוני]]. על כן ניתן להסיק שפרוטונים לא ידעכו לחלקיקים אחרים בעצמם, כיוון שהם הבאריונים הקלים ביותר (ולכן הכי פחות [[אנרגיה|אנרגטיים]]).

ב[[דעיכת בטא|פליטת פוזיטרון]] שהוא תהליך [[רדיואקטיביות|רדיו אקטיבי]], [[פרוטון]] מ[[גרעין האטום|גרעין אטום]] הופך, על ידי אינטראקציה עם [[בוזון W|בוזון W+]] ל[[נייטרון]]. תהליך זה אינו דעיכת פרוטון, שכן הפרוטון יוצר [[אינטראקציה]] עם חלקיקים אחרים באטום.

ישנן תיאוריות מעבר ל[[המודל הסטנדרטי|מודל הסטנדרטי]] אשר נקראות "[[תאוריה מאוחדת גדולה]]" (GUTׂ - grand unified theories) ששוברות בבירור את סימטריות המספר הבאריוני, תיאוריות אלו טענות כי פרוטון יכול לדעוך באמצעות [[חלקיק היגס]], [[מונופול מגנטי|חד־קוטב מגנטי]] או [[בוזון]] אחר בעל זמן מחצית חיים של <math>10^{31}</math> עד <math>10^{36}</math> שנים. עד היום, כל הניסיונות לחזות בתופעה חדשה אשר נחזתה על ידי GUT (כמו דעיכת פרוטון או הקיום של מונופול מגנטי) נכשלו.

יש שיטות תאורטיות של הפרת שימור המספר הבאריוני חוץ מדעיכת פרוטון, הכוללות אינטראקציה עם שינויים של באריון ו/או ש[[מספר לפטוני|מספר הלפטון]] שונה מ-1 (כמו שמתבקש בדעיכת פרוטון).<ref>{{צ-מאמר|מחבר=S.H. Henry Tyne & Sam S.C. Wong|שם=Bloch Wave Function for the Periodic Sphaleron Potential and Unsuppressed Baryon and Lepton Number Violating Processes|כתב עת=.Phys. Rev|שנת הוצאה=2015}}</ref>

== באריוגנזה ==
אחת מהבעיות יוצאות הדופן ב[[פיזיקה מודרנית|פיזיקה המודרנית]], היא הכמות הגדולה של החומר ביחס ל[[אנטי-חומר]] ביקום. היקום ככלל כנראה בעל צפיפות של מספר באריוני חיובי ששונה מאפס - ככה שחומר קיים ואנטי חומר לא קיים בכמויות משמעותיות. כיוון שהונח ב[[קוסמולוגיה]] שהחלקיקים שאנו רואים נוצרו בפיזיקה זהה לזו שאנו מודדים כיום, היה מצופה שהמספר הכולל הבאריוני יהיה אפס, כך שחומר ואנטי חומר היו צריכים להיווצר בכמות שווה. זה הוביל למספר מנגנונים מוצעים של "[[שבירת סימטריה ספונטנית|שבירה סימטרית]]" שהחומר הנורמלי (שאינו אנטי חומר) עדיף תחת תנאים מסוימים.

חוסר האיזון הזה היה קטן מאוד, בסדר גודל של 1 ל-10,000,000,000 (<math>10^{10}</math>) חלקיקים, חלקיק שנייה קטן אחרי המפץ הגדול, אבל אחרי שרוב החומר והאנטי-חומר הושמד, כל מה שנשאר היה כל החומרים הבאריונים ביקום בצורתו הנוכחית, יחד עם מספר גדול יותר של בוזונים.

ניסויים שבוצעו ב-2010 ב[[פרמילאב]] מדווחים שחוסר האיזון בין החומר לאנטי-חומר הרבה יותר גדול ממה שהניחו עד כה. בניסוי שכלל סדרת התנגשויות חלקיקים, כמות החומר שנוצר היה בקירוב 1% יותר מהכמות האנטי חומר שנוצרה. הסיבה לזה עדיין לא ידועה.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=V.M. Abazov|שם=Evidence for an anomalous like-sign dimuon charge asymmetry|כתב עת=Physical Review|שנת הוצאה=2010}}</ref>

רוב התיאוריות הגדולות והמאוחדות שוברות במפורש את הסימטריות של המספר הבאריוני, שמסבירות את אי ההתאמה, בדרך כלל מעוררות תגובות המתווכות על ידי בוזוני X מאסיביים, או בוזוני היגס מאסיביים. שיעור התרחשות האירועים תלוי בעיקר במסת התיווך בחלקיקי ה-X או בחלקיקי ההיגס, כך שעל ידי השערה שתגובות אלה אחראיות לרוב המספרים הבאריונים שרואים בימינו, שיעור ה[[מסה]] המרבית אשר ניתן לחישוב יהיה קטן מכדי להסביר את נוכחות החומר כיום. השיעורים האלה חוזים שכמות גדולה של חומר תראה מדי פעם דעיכת פרוטון ספונטנית.

== הוכחות מניסויים ==
דעיכת פרוטון היא אחת ממפתחות הניבוי של התיאוריה המאוחדת הגדולה. מאז שנות ה-80 המוקדמות, היו מאמצים ניסויים אשר התמקדו ב[[מונופול מגנטי|מונופול המגנטי]] ודעיכת פרוטון. עד היום, כל הניסיונות לצפות באחת משתי תופעות אלה נכשלו. עם זאת, ניסויים אלו הצליחו לבסס [[חסם תחתון|חֶסֶם תחתון]] של [[זמן מחצית החיים]] של הפרוטון. כרגע, התוצאה המדויקת ביותר הגיעה מה-"Super-Kamiokande" מ[[קרינת צ'רנקוב|קרינת הצ'רניקוב]] במים ביפן.

== מוטיבציה תאורטית ==
למרות החוסר בראיות נצפות של דעיכת פרוטון, חלק מהתיאוריה המאוחדת הגדולה, כמו התאוריה "המודל של גרגורי גלשוב", וגם גרסאות סופר-סימטריות, דורשות זאת.

על פי תיאוריות אלה, [[זמן מחצית החיים]] של הפרוטון הוא בין <math>10^{31}</math> ל־<math>10^{36}</math> שנים, והפרוטון דועך לפוזיטרון ולפאיון נייטרלי שמיד דועך ל-2 [[פוטון|פוטונים]].<ref>{{צ-מאמר|מחבר=H. Nishino; Super-K Collaboration|שם=Search for Proton Decay via
 in a Large Water Cherenkov Detector|כתב עת=Physical Review Letters|שנת הוצאה=2012}}</ref>

p+ → μ+ + π0
<br />
{| class="wikitable"
|π0


|→
|2γ
<br />
|}

{| class="wikitable"
!סוג תיאוריה
!זמן מחצית החיים של פרוטון (בשנים)
|-
|(Minimal SU(5) (Georgi–Glashow
|<math>10^{30}
-10^{31}
</math>
|-
|(Minimal SUSY SU(5
|<math> {10}^{28}
- {10}^{32}
</math>
|-
|(SUGRA SU(5
|<math>{10}^{32}-{10}^{34}
</math>
|-
|(SUSY SU(5)(MSSM
|<math>{10}^{34}
</math>~
|-
|Minimal (Basic) SO(10) – Non-SUSY
|~<math>{10}^{35}
</math> (טווח מקסימלי)
|-
|(SUSY SO(10
|<math>{10}^{32}-{10}^{35}
</math>
|-
|(SUSY SO(10) MSSM G(224
|<math>2\cdot{10}^{34}
</math>
|-
|(Flipped SU(5) (MSSM
|<math>{10}^{35}-{10}^{36}
</math>
|-
|SUSY SU(5) – 5 dimensions
|<math>{10}^{34}-{10}^{35}
</math>
|}

== דעיכת פרוטון במדיה ==
כאשר [[וודי אלן]] בסרטו משנת 1980 פותח באווירה דיכאונית ואומר "האם מישהו קרא בעמוד הראשון של העיתון טיימס שהחומר דועך?", זו הייתה התייחסות כמעט ישירה לדגמי התיאוריה המאוחדת הגדולה של שנות השבעים בהתחשב בתקופת הסרט, ובחשיבות הדגמים הללו באותה תקופה, היו עשרות מאמרים גם בתקשורת הכללית על כמה מההשלכות הבולטות ביותר של הדגם, ובמיוחד הטענה של דעיכת פרוטון.

בפרק של חוק וסדר "המפץ הגדול" ישנו מרדף של [[מדען]] אחר ראיות שדעיכת פרוטון קיימת אשר מוביל לרצח המרכזי בפרק.

בפרק של הסדרה המפץ הגדול "אופטימיזציית החרדה", לשלדון יש בעיה במחקרו על חומר אפל ודעיכת פרוטון. בספרו של ג'רי ספינלי "Smiles to Go" הרעיון של דעיכת פרוטון הוא למעשה מקור החרדה של גיבור הספר.

==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

[[קטגוריה:חלקיקים מרוכבים]]
[[קטגוריה:נוקליאונים]]
[[קטגוריה:פיזיקה גרעינית]]
[[קטגוריה:פרוטון]]