Išmatuokime amžinybę: kaip ilgai gyvena protonai?

Fundamentaliosios fizikos biblijoje, The Review of Particle Physics, protonų skilimo būdų klausimui skirti keli puslapiai. Prie kiekvieno „suirimo būdo“ pateikiamas vertinimas, kiek reikėtų laukti, kol ši dalelė, atomo branduolio kertinis akmuo, suirs. Spėjami laikai yra 10³⁰ metų – tūkstančių milijardų milijardų milijardų – dydžio eilės. Atsimenant, kad mūsų vaikėziškai visatai tėra 13,8 milijardų metų, toks pasakymas reiškia užtikrintą, mokslišką teiginį, kad protono skilimo niekas nėra regėjęs.

Tačiau tai nereiškia, kad niekas ir nebando išvysti. Super-Kamiokande, centrinėje Japonijoje po kalnu įrengta 50 000 tonų vonia, sklidina itin švaraus vandens, yra viena iš vietų, kur tyrėjai žvalgosi mirštančių protonų. Nors daugiskaita gal kiek ir per drąsus noras. Pernai metų gale komanda paskelbė naujausius vertinimus, kaip dažnai šis itin ieškomas skilimas galėtų įvykti: daugių daugiausiai kartą per 5,9×10³³ metų.

Galite pagalvoti, kad žmonės turėtų džiaugtis, jog yra sudaryti iš tokių stabilių dalelių. Fizikai irgi neturėtų liūdėti: jų sukurtas dalelių ir sąveikų „standartinis modelis“ užtikrintai rodo, kad protonai, kaip lengviausios dalelės, sudarytos iš trijų kvarkų, neturėtų suirti niekados.

Tai kodėl „niekados“ nepakanka? Mat, nedaug kas tiki, kad veikiantis, bet palaikis standartinis modelis yra išsamus. Vadinamosios didžiojo unifikavimo teorijos suteikia darnesnį trijų pagrindinių sąveikų – gravitacija lieka nuošaly – vaizdą protono skilimo sąskaita. „ Tai – didžiosios vienijančios teorijos signalas,“ sako Benjaminas Allanachas, fizikos teoretikas iš Kembridžo universiteto.

Šie ambicingi modeliai prognozuoja ne tik tai, o ir 10³⁰ – 10³⁵ metų protonų gyvavimo trukmę – būtent tokį diapazoną ir tiria eksperimentai. „Žengiame į išties įdomią zoną, kur galime pradėti atmetinėti teorijas,“ sako Allanachas. „Arba, jeigu jos teisingos, turėtume išvysti protonų skilimą.“ Laukti gali tekti ilgai: minimalios gyvavimo trukmės pailginimas 10 kartų reiškia 10 kartų ilgesnį laukimą.

Taigi, ar turėtume nerimauti, jei vienas iš mus sudarančių fundamentaliųjų materijos komponentų, pasirodys visgi nesantis nepajudinamai stabilus? Nelabai: mūsų kūnai visai nepritaikyti stebėti protonų skilimus. „Mano skaičiavimais, retas žmogus turėtų galimybę užfiksuoti protono skilimą per savo gyvenimą,“ sako Allanachas. O visatoje tiek protonų, kad visi būsime jau seniausiai išnykę, kol jie baigsis.

„Ar turėtume nerimauti, kad vienas iš mus sudarančių fundamentaliųjų materijos komponentų pasirodys visgi nesantis nepajudinamai stabilus?”

Kol kas geriausias turimas atsakymas apie protono gyvenimo trukmę: labai, labai ilgai.

Richard Webb
newscientist.com