Elettrone “Durata della vita” è di Almeno 5 Quintilioni di Volte l’Età dell’Universo

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

Fisica di base suggerisce che gli elettroni sono essenzialmente immortale. Un affascinante esperimento di recente, non è riuscito a rovesciare questo presupposto fondamentale. Ma lo sforzo ha prodotto una revisione minimo di durata della vita per gli elettroni: 60,000 yottayears, che è — per ottenere questo — a circa cinque quintilioni di volte l’attuale età dell’Universo.

Questo è un Yotta Anni

Un elettrone è il più leggero particella subatomica che trasporta una carica elettrica negativa. Non ha conosciuto componenti, che è il motivo per cui è considerato come un blocco di costruzione di base dell’universo, o di una particella elementare.

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

Il Borexino di un impianto di Credito: INFN/Gran Sasso)

Un team internazionale di ricerca di lavoro su l’esperimento Borexino in Italia erano in cerca di segni di elettroni decadere in particelle più leggere, ma come previsto, si avvicinò a breve. Questo è in realtà una buona cosa perché si afferma che i fisici hanno sospettato per un lungo periodo di tempo. Avevano trovato la prova che gli elettroni di decadimento in fotoni e neutrini — anche di massa inferiore particelle elementari — si violerebbe la conservazione della carica elettrica. Tale scoperta potrebbe suggerire una nuova fisica oltre il Modello Standard.

Ma il team di ricerca è riuscito a venire con una misurazione più precisa di sicurezza del “lifetime” di elettroni. I loro calcoli suggeriscono che una particella presente oggi sarà ancora in giro in 66,000 yottayears (6.6 × 1028 anni), che, come la Fisica del Mondo dice: “è di circa cinque-quintilioni di volte l’attuale età dell’universo.” I dettagli di questo lavoro, ora appare la rivista scientifica Physical Review Letters.

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Un articolo APS Fisica spiega come gli scienziati si avvicinò con un tale estremo figura:

Borexino consiste in un guscio di base di petrolio liquido che si illumina quando un neutrino, quasi prive di massa particella neutra, bussa un elettrone sciolto da uno degli atomi del liquido. Il rilevatore di circa 2000 fotomoltiplicatori quindi amplificare il senso della luce emessa. [I] ricercatori hanno calcolato la sensibilità del rilevatore di fotoni prodotti via ipotetica elettrone decade in un fotone e un neutrino…Che poi ho cercato di fotoni “eventi” al di sopra di sfondo con energie vicino a 256 chilo-electron-volt, un’energia pari alla metà della massa a riposo dell’elettrone.

Dopo aver guardato 408 giorni vale la pena di dati, hanno trovato….nulla. Ma sono riusciti a determinare una media di elettroni vita.

Un Nuovo Limite Inferiore

Ora, questo non implica che gli elettroni di vivere così a lungo. Primo, l’Universo probabilmente non esiste. E, anche se è ancora in giro — dice dopo un Big Rip scenario — le proprietà fondamentali delle particelle come gli elettroni, probabilmente, sarà completamente diverso.

Secondo, e più al punto, le nuove misure di spostare le stimati in precedenza limite inferiore di elettroni “la longevità.” La nuova figura è 100 volte maggiore rispetto al precedente limite inferiore, che è stato determinato in un esperimento simile, nel 1998. Mettere un altro modo, se si verifica una reazione, deve avvenire in meno di una volta ogni 6.6 × 1028 anni.

No Segni di Decadimento

La ragione per la orribilmente lunga durata di vita ha a che fare con il fatto che gli scienziati non può essere completamente certi che gli elettroni sono immuni all’usura del tempo. Le osservazioni della Borexino ricercatori o, piuttosto, la mancanza di osservazioni — suggerisce che, perché non l’abbiamo visto elettroni decadimento da ora, la loro durata di vita deve essere grande almeno quanto il nuovo i calcoli suggeriscono.

Sean Carroll, un professore di ricerca presso il Dipartimento di Fisica presso il California Institute of Technology, ha spiegato a Gizmodo, in una e-mail:

Il decadimento è molto naturale, di fisica delle particelle; particelle più pesanti tendono a decadere in quelli più leggeri. Un neutrone lasciata sola, per esempio, il decadimento in un protone, un elettrone e un anti-neutrino in pochi minuti. E ‘ solo l’elementare-particella versione del decadimento di un nucleo radioattivo come l’uranio.

Ma ci sono alcune cose che sembrano non succede mai, che andiamo a descrivere da leggi di conservazione. Per esempio, la carica elettrica totale non cambia. Anche il “numero barionico” (numero totale di protoni più neutroni, meno il numero di anti-protoni plus anti-neutroni), e il “leptone numero” (elettroni plus neutrini, meno loro antiparticelle). Si noti che questo è soddisfatti con il decadimento del neutrone. Prima di decadimento abbiamo un neutrone, che è carica = 0, numero barionico = 1, e leptone numero = 0. Poi è anche carica = 0 (protone = +1, elettrone = -1, anti-neutrino = 0), numero barionico = 1 (protone = 1, elettrone e anti-neutrino = 0), e leptone numero = 0 (protone = 0, elettrone = 1, anti-neutrino = -1).

Barionico e leptonico numero non sono mai stati visti di modificare in qualsiasi esperimento — così facendo sarebbe stato il Premio Nobel-degni — ma sul piano teorico pensiamo che forse potrebbe cambiare, e probabilmente l’ha fatto nell’universo primordiale. (Che potrebbe aiutare a spiegare perché c’è più materia che antimateria nell’universo attuale.)

Ma nessuno si aspetta che carica a cambiare, che è più robusto conservato quantità.

“Sarebbe uno dei più sorprendenti cose mai se la carica elettrica non è stata conservata”, ha detto Carroll. “Ecco perché tutti pensano che gli elettroni non il degrado”.

Carroll ha detto che il solo particelle che sono più leggero di elettroni sono elettricamente neutri neutrini, fotoni, gluoni, gravitons. Se ci fosse luce altre particelle cariche, dovremmo avere rilevato da allora. Questo suggerisce che non c’è nulla per l’elettrone di decadimento.

“Ma dobbiamo ancora look! Si tratta di un biglietto della lotteria — molto improbabile che troverete nulla, ma se lo fai, si ottiene ricchi”, ha detto Carroll. “Purtroppo, non hanno trovato nulla, ma con risultati nulli sono una parte importante della scienza.”

Leggere l’intero studio a Physical Review Letters: “Test di Conservazione della Carica Elettrica con Borexino.

E-mail all’autore george@gizmodo.com e a seguirlo a @dvorsky. Immagine in alto: Esperimento Borexino.