Ученые поставили под сомнение вечность протона

Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории предложили гипотезу о возможном распаде протона, который до сих пор считался практически вечным. Физики Питер Дентон и Хуман Давудиасл изучили вероятность того, что протон может распадаться быстрее в других частях Вселенной или в прошлом.

Работа опубликована в журнале Physical Review D (PRD).

Согласно стандартной физике, экспериментальные данные накладывают жесткое ограничение на время жизни протона - не менее 10³⁴ лет, что значительно превышает возраст Вселенной. Однако, если учитывать новые гипотезы, связанные с взаимодействием протона с темной материей, его время жизни может составлять около 10¹⁸ лет, что делает возможным его распад в астрофизических условиях.

Авторы исследования изучили два сценария, где дополнительное тепло от распада протонов могло бы повлиять на физические процессы. Если бы протоны распадались с высокой скоростью, выделяемое тепло расплавило бы внутреннее ядро нашей планеты. Но поскольку ядро остается твердым, исследователи смогли установить нижнюю границу на время жизни протона - не менее 2 × 10¹⁸ лет. Самой холодной известной нейтронной звездой является PSR J2144-3933 с температурой ниже 42 000 К. Если бы протоны распадались быстрее, эта звезда должна была бы быть горячее. Это дало еще одну оценку: не менее 1,5 × 10¹⁸ лет.

Физики также предлагают альтернативные методы поиска следов распада. Например, анализ проб минерала оливина с Луны или изучение соотношения изотопов углерода в природном газе.

Если гипотеза о переменной стабильности протона подтвердится, это может перевернуть фундаментальные представления о природе материи и Вселенной, а также дать новые подсказки о свойствах темной материи и скрытых силах, действующих в космосе.