Électron “durée de Vie” est d’au Moins 5 Quintillion Fois l’Âge de l’Univers

Electron "Lifespan" is at Least 5 Quintillion Times the Age of the Universe

La physique de base suggère que les électrons sont essentiellement immortel. Une expérience fascinante récemment échoué à renverser ce principe fondamental. Mais l’effort a produit une nouvelle durée de vie minimale pour les électrons: de 60 000 yottayears, qui est — get this — cinq quintillion fois l’âge actuel de l’Univers.

C’est un Yotta Ans

Un électron est le plus léger particule subatomique portant une charge électrique négative. Il n’a pas connu les composants, c’est pourquoi il est considéré comme un bloc de construction de base de l’univers, ou une particule élémentaire.

Electron "Lifespan" is at Least 5 Quintillion Times the Age of the Universe

Le Borexino installation (Crédit: INFN/Gran Sasso)

Une équipe de recherche internationale de travail sur l’expérience Borexino en Italie étaient à la recherche de signes d’électrons de se désintégrer en particules plus légères, mais comme prévu, ils ont échoué. C’est effectivement une bonne chose, car il affirme que les physiciens ont soupçonné pendant un long moment. S’ils avaient trouvé des preuves que les électrons de désintégration dans les photons et les neutrinos — même inférieur de la masse des particules élémentaires, — ce serait en violation de la conservation de la charge électrique. Cette découverte suggère une toute nouvelle physique au delà du Modèle Standard.

Mais l’équipe de recherche a réussi à venir avec la mesure la plus précise encore de la “durée de vie” des électrons. Leurs calculs suggèrent qu’une particule présente aujourd’hui seront toujours autour de 66 000 yottayears (6.6 × 1028 ans), qui, comme la Physique du Monde met, “est d’environ cinq quintillion fois l’âge actuel de l’univers.” Les détails de ce travail apparaît maintenant à la science de la revue physical Review Letters.

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Un article de l’APS Physique explique comment les scientifiques venus d’une extrême figure:

Borexino se compose d’une coque à base de pétrole liquide qui s’allume lorsqu’un neutrino, un près de la masse de particules neutres, frappe un électron libre de l’un des liquides atomes. Le détecteur est à peu près 2000 photomultiplicateurs puis l’amplifie et le sens de la lumière émise. [] Les chercheurs ont calculé la sensibilité du détecteur de photons produits par hypothétique d’électrons se désintègre en un proton et un neutrino…Ils ont ensuite cherché photon “événements” au-dessus de ce fond avec des énergies près de 256 kilo-électron-volts, une énergie correspondant à la moitié de la masse au repos de l’électron.

Après avoir regardé 408 jours de données, ils ont trouvé….rien. Mais ils ont tout de même réussi à déterminer une moyenne d’électrons durée de vie.

Une Nouvelle Limite Inférieure

Maintenant, cela ne signifie pas que les électrons vont vivre longtemps. Tout d’abord, l’Univers n’existera probablement plus d’ici là. Et même si c’est toujours autour d’ — dire après un Big Rip scénario — les propriétés fondamentales des particules comme les électrons sera probablement totalement différent.

Deuxièmement, et plus au point, les nouvelles mesures déplacer jusqu’précédemment estimée limite inférieure de l’électron “longévité.” La nouvelle figure est 100 fois plus grande que la précédente limite inférieure, ce qui a été déterminé dans une expérience similaire en 1998. Mettre une autre manière, si une telle réaction se produit, il doit arriver au moins une fois tous 6.6 × 1028 ans.

Aucun Signe de détérioration

La raison de la affreusement longue durée de vie a à voir avec le fait que les scientifiques ne peuvent pas être tout à fait certain que les électrons sont à l’abri de la pourriture. Les observations faites par le Borexino chercheurs — ou plutôt de l’absence d’observations suggère que, parce que nous n’avons pas vu les électrons de décroissance, leur durée de vie doit être au moins aussi grand que les nouveaux calculs suggèrent.

Sean Carroll, un professeur de recherche au Département de Physique à l’Institut de Technologie de Californie, explique Gizmodo dans un courriel:

La carie est très naturel dans la physique des particules plus lourdes ont tendance à se désintégrer en plus légers. Un neutron gauche par elle-même, par exemple, se désintègre en un proton, un électron et un anti-neutrino en seulement quelques minutes. C’est juste la plus élémentaire des particules de la version de la désintégration d’un noyau radioactif comme l’uranium.

Mais il y a certaines choses qui semblent ne jamais se produire, que l’on décrit par des lois de conservation. Par exemple, la charge électrique totale ne change pas. Aussi le “nombre baryonique” (nombre total de protons et de neutrons, moins le nombre d’anti-protons et anti-neutrons), et le “nombre leptonique” (électrons, plus les neutrinos, moins leurs antiparticules). Remarquez que ce n’est satisfait par la désintégration des neutrons. Avant de décroissance, nous avons un neutron, qui est charge = 0, nombre baryonique = 1, et le nombre leptonique = 0. Par la suite, il est également en charge = 0 (proton = +1, électron = -1, anti-neutrino = 0), le nombre baryonique = 1 (proton = 1, un électron et un anti-neutrino = 0), et le nombre leptonique = 0 (proton = 0, électron = 1, anti-neutrino = -1).

Baryonique et leptonique nombre n’ont jamais été vu de changement dans toute expérience — faire serait Prix Nobel digne — mais sur le plan théorique que nous pensons qu’ils pourraient éventuellement changer, et n’a probablement au début de l’univers. (Qui permettrait d’expliquer pourquoi il n’y a plus de matière que d’antimatière dans l’univers en cours.)

Mais personne ne s’attend à des frais de changement, ce qui est un plus robuste conservées quantité.

“Il serait l’un des la plupart des choses surprenantes jamais si la charge électrique n’a pas été conservée”, a déclaré Carroll. “C’est pourquoi tout le monde pense que les électrons ne pas la carie.”

Carroll dit que les seules particules qui sont plus légers que les électrons sont électriquement neutres: les neutrinos, photons, les gluons, les gravitons. Si il y avait d’autres la lumière des particules chargées, on devrait les avoir détectés par maintenant. Ceci suggère qu’il n’y a rien pour l’électron à la pourriture.

“Mais nous devons toujours regarder! C’est un billet de loterie — très peu probable que vous trouverez quelque chose, mais si vous le faites, vous devenez riche”, a déclaré Carroll. “Malheureusement, ils n’ont pas trouvé quoi que ce soit, mais nul résultats sont une partie importante de la science.”

Lire l’intégralité de l’étude à physical Review Letters: “Test de la Charge Électrique de Conservation avec Borexino.

E-mail à l’auteur george@gizmodo.com et de le suivre à @dvorsky. Top image: Expérience Borexino.


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