Fundamentals af fysik tyder på, at elektroner er næsten udødelige. Men for nylig haft en fantastisk eksperiment, der lykkedes med at tilbagevise denne grundlæggende antagelse. Men efter at lære de resultater, du vil sikkert grine: reviderede minimum “holdbarheden” af elektroner var 60 000 hottelet (!) der er fem trillion gange en alder af vores Univers.
Ittihadi
Elektronen er den letteste subatomar partikel, der transporterer en negativ elektrisk ladning. Det har ingen kendte komponenter, så betragtes det som en grundlæggende byggesten i Universet, elementær partikel.
En international gruppe af forskere, som arbejder på den Borexino eksperiment i Italien, leder efter tegn på sammenbrud af elektroner til lettere partikler, men, som forventet, fandt intet. Faktisk, dette er godt, fordi det bekræfter, hvad fysikere har længe haft mistanke. Hvis de fandt, at elektroner forfald til fotoner og neutrinoer — partikler med en mindre masse — det ville være en overtrædelse af ” lov om bevarelse af elektrisk ladning. En sådan opdagelse ville pege i retning af en helt ny fysik ud over Standard modellen.
Men det samme team af forskere, der formåede at få den mest præcise måling, er det “lifetime” af elektroner. Deres beregninger viste, at en partikel, der eksisterer i dag, vil der være en anden 66 000 hottelet (6.6 x 10^28 år), og det er omkring fem trillion gange Universets alder. Dele af dette værk udkom i det videnskabelige tidsskrift Physical Review Letters.
Her er hvordan forklarer denne ekstreme pirouette:
“Borexino består af shell olie-baseret væske, der aktiveres, når neutrino er en næsten tidskrift neutral partikel slår en elektron fra en af de atomer i væsken. 2000 detektoren photomultipliers forstærke det udsendte lys. Forskere har fastlagt det følsomme detektor for at de fotoner, der produceres af en hypotetisk sammenbrud af den elektron i en foton, og en neutrino. Så de søgte foton “begivenheder” under, at baggrunden energi er ved 256 Kev, svarer halvdelen af resten massen af elektroner”.
Efter 408 dage af kæmning af de data, de har fundet noget. Men de har stadig formået at bestemme den gennemsnitlige levetid af elektroner.
Den nye lavere tærskel
Af kursus, dette betyder ikke, at elektronerne vil leve så længe. For det første, Universet i løbet af denne tid vil det ikke være mest sandsynligt. Og selv hvis det er — siger, efter en Stor Forskel, er en grundlæggende egenskab af partikler som elektroner, vil sandsynligvis være helt anderledes.
For det andet, og mere vigtigt, er, at en ny dimension er stadig flyttet den nederste grænse i “længden” af elektroner. Ny værdi, der er 100 gange større end det foregående lavere tærskel, der blev defineret som en del af et lignende eksperiment i 1998. Nu ved vi, at hvis denne reaktion bør finde sted mindre end en gang hver 6.6 x 10^28 år.
Ingen tegn på forfald
Årsagen forfærdelig lang varighed skal på en eller anden måde forholde sig til det faktum, at forskerne er ikke helt sikker på, at elektroner er immune over for opløsningen. Observationer foretaget af forskere Borexino (eller rettere, mangel på samme), jeg går ud fra, at fordi vi har ikke set sammenbruddet af elektroner, deres levetid bør ikke være mindre end, hvad der ville kræve nye beregninger.
Sean Carroll, Professor i fysik ved Caltech, forklarede i et brev til Gizmodo:
“Forfald er en naturlig proces i partikel fysik; tunge partikler typisk forfald til lettere. Neutron, overladt til sig selv, for eksempel, vil henfalder til en proton, elektron og anti-neutrino inden for få minutter. Det er denne version af henfald af radioaktive kerner som uran, der udføres af elementære partikler.
Men der er ting, der aldrig synes at ske, som vi beskriver bevarelseslove. For eksempel, skal den samlede elektriske ladning ikke ændres. Hertil kommer, at den “baryon-nummer” (det samlede antal protoner plus neutroner minus antallet af antiprotoner antineutrons plus) og “- leptonen nummer” (plus elektroner neutrinoer, minus deres antipartikler). Før sammenbruddet vi har en neutron, charge = 0, baryon antal = 1 og leptonen antal = 0. Efter sammenbruddet af den afgift, også = 0 (proton = +1, elektron = -1 og antineutrino = 0), baryon antal = 1 – (proton = 1, elektron og anti-neutrino = 0) og leptonen antal = 0 (proton = 0, elektron = 1, antineutrino = -1).
Baryon og leptonen nummer er ikke ændret i nogen af forsøgene, sådan en begivenhed, der ville være værd at Nobelprisen — men i teorien vi tror på, at forandring er mulig og kan have fundet sted i det tidlige Univers. (Det kan hjælpe os til at forklare, hvorfor i det moderne Univers, der er mere stof end antistof)”.
Men ingen forventer, vil ændre gebyret. Denne værdi er stærkt bevaret.
Hvis el-afgift er ikke bevaret, ville det være meget overraskende begivenhed. Hvorfor gør folk tror, at elektroner ikke brud”.
Carroll siger, at de partikler, der er lettere end elektroner, er elektrisk neutrale, neutrinoer, fotoner, gluoner, gravitons. Hvis der var andre lys ladede partikler, vi ville have fundet dem nu. Alt tyder på, at elektronen ikke kan smuldre.
“Men se til, helt sikkert det værd! Det er en lotteriseddel — det er usandsynligt, at du vil finde noget, men hvis du vil, du får rig, siger Carroll. Desværre fandt ingen, men nul resultater er en vigtig del af god videnskab”.