Grunderna i fysik tyder på att elektroner är i stort sett odödlig. Men nyligen har haft en underbar experiment, som lyckats motbevisa detta grundläggande antagande. Dock, efter att lära sig resultaten, du kommer säkert att skratta: reviderade lägsta “shelf life” av elektroner var 60 000 hottelet (!) är fem kvintiljon gånger en ålder av vårt Universum.
Ittihadi
Elektronen är den lättaste subatomär partikel som bär en negativ elektrisk laddning. Det har inga kända komponenter, så det anses vara en grundläggande byggstenen i Universum, elementarpartikelfysik.
En internationell grupp av forskare som arbetar på Borexino experiment i Italien, letar efter tecken på kollaps av elektroner in lättare partiklar, men, som väntat, hittade ingenting. Faktiskt, detta är bra, eftersom det bekräftar vad fysiker har länge misstänkt. Om de fann att de elektroner förfall till fotoner och neutriner — partiklar med en mindre massa som skulle bryta mot lagen om bevarande av elektrisk laddning. En sådan upptäckt skulle peka i riktning mot en helt ny fysik bortom standardmodellen.
Dock, samma team av forskare lyckats göra den mest exakta mätningen är “livstid” av elektroner. Deras beräkningar visade att en partikel som finns i dag, kommer det att finnas en annan 66 000 hottelet (6,6 x 10^28 år), och det är cirka fem kvintiljon gånger Universums ålder. Delar av detta arbete dök upp i den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters.
Här är hur förklarar denna extrema pirouette:
“Borexino består av shell oljebaserade vätskor som aktiveras när en neutrino är en nästan massless neutrala partiklar slår ut en elektron från en av atomerna i vätskan. 2000 detektorn fotomultiplikatorer förstärker det ljus som alstras. Vetenskapsmän har konstaterat känsligheten hos detektorn att de fotoner som produceras av en hypotetisk kollaps av elektron i en foton och en neutrino. Då de sökte fotonen “händelser” nedan för att bakgrunden energi är ca 256 Kev, motsvarande hälften av den övriga massan av elektron”.
Efter 408 dagar för att kamma de uppgifter som de har hittat något. Men de lyckades ändå att fastställa den genomsnittliga livslängden för en elektron.
Den nya nedre gränsen
Naturligtvis innebär detta inte att de elektroner som kommer att leva så länge. För det första, Universum under denna tid kommer inte att vara mest troligt. Och även om det är — låt oss säga, efter en Stor skillnad är en grundläggande egenskap hos partiklar som elektroner, kommer troligen att vara helt annorlunda.
För det andra, och viktigare, är att en ny dimension har fortfarande skiftat nedre gränsen för “längd” på elektronen. Nya värdet 100 gånger större än den tidigare lägre tröskelvärdet, som definierats som en del av ett liknande experiment under 1998. Nu vet vi att om denna reaktion skulle inträffa mindre än en gång i varje 6,6 x 10^28 år.
Inga tecken på förfall
Orsaken fruktansvärt lång tid måste på något sätt förhålla sig till det faktum att forskarna är inte helt säker på att de elektroner som är immuna mot sönderfall. Observationer som gjorts av forskare Borexino (eller snarare avsaknaden därav), jag antar att eftersom vi har inte sett en kollaps av elektroner, sin livstid bör inte vara mindre än vad som skulle kräva nya beräkningar.
Sean Carroll, Professor i fysik vid Caltech, förklarade i ett brev till Gizmodo:
“Sönderfallet är en naturlig process i partikelfysik, tunga partiklar vanligtvis förfall till lättare. Neutron, vänster till sig själv, till exempel, kommer att förfalla till en proton, en elektron och anti-neutrino inom några minuter. Det är denna version av sönderfall av radioaktiva atomkärnor som uran som utförs av elementära partiklar.
Men det finns saker som aldrig verkar hända, som vi beskriver konserveringslagar. Till exempel den totala elektrisk laddning ändras inte. Dessutom, “baryontal” (totalt antal protoner plus neutroner minus antalet antiprotoner antineutrons plus) och “leptontal” (elektroner plus neutriner, minus deras antipartiklarna). Innan kollaps vi har en neutron, laddning = 0, baryontal = 1 och leptontal = 0. Efter kollapsen av den avgift också = 0 (proton = +1, electron = -1 och antineutrino = 0), baryontal = 1 (proton = 1, electron och anti-neutrino = 0) och leptontal = 0 (proton = 0, electron = 1, antineutrino = -1).
Baryon och leptontal har aldrig förändrats i någon av experiment, att en sådan händelse skulle vara värt Nobelpriset — men i teori vi tror att förändring är möjligt och kan ha uppstått i det tidiga Universum. (Det kan hjälpa oss att förklara varför i den moderna Universum har mer materia än antimateria)”.
Men ingen förväntar sig kommer att förändra kostnad. Detta värde är starkt bevarad.
Om elektrisk laddning är inte bevarat, det skulle vara mycket överraskande händelse. Varför tror folk att elektronerna inte upplösas”.
Carroll säger att de partiklar som är lättare än elektroner, är elektriskt neutral, neutriner, fotoner, gluoner, gravitons. Om det fanns andra lätta laddade partiklar, som vi skulle ha hittat dem nu. Allt tyder på att elektronen kan inte upplösas.
“Men titta verkligen värt det! Det är en lott — det är osannolikt att du kommer att hitta något, men om du kommer, du får rika, säger Carroll. Tyvärr, ingen finns, men inga resultat är en viktig del av god vetenskap”.