Պրոտոնը՝ հարցականի տակ. գիտնականները կասկածում են, որ այն իրոք հավերժ է

Սեղմեք ԱՅՍՏԵՂ, լրացրեք օնլայն հայտը և մոռացեք հոսանքի վարձի մասին

Պրոտոնը, որը մեզ հայտնի ամբողջ նյութի կայունության հիմքերից մեկն է, գուցե այնքան էլ հավերժ չէ, ինչպես նախկինում կարծում էին: ԱՄՆ-ի Բրուքհեյվենի ազգային լաբորատորիայի գիտնականները համարձակ վարկած են առաջ քաշել, որ այս տարրական մասնիկը կարող է քայքայվել, ընդ որում՝ տարբեր արագությամբ տիեզերքի տարբեր անկյուններում կամ տարբեր դարաշրջաններում: Հետազոտության մանրամասները հրապարակվել են Physical Review D (PRD) ամսագրում:

Պրոտոն՝ հավերժ, թե՞ խոցելի

Ըստ ավանդական ֆիզիկայի՝ պրոտոնն աներևակայելի երկարակյաց է: Փորձերը ցույց են տալիս, որ նրա կյանքի տևողությունը կազմում է առնվազն 10³⁴ տարի՝ թիվ, որն այնքան մեծ է, որ տրիլիոնավոր անգամներ գերազանցում է տիեզերքի տարիքը (13,8 միլիարդ տարի): Սակայն ֆիզիկոսներ Պիտեր Դենտոնը և Հուման Դավուդիասլը ենթադրել են, որ մութ նյութի ազդեցության տակ պրոտոնի կայունությունը կարող էր այլ լինել: Նրանց հաշվարկները թույլ են տալիս, որ նրա կյանքի տևողությունը կարող է կրճատվել մինչև 10¹⁸ տարի՝ դեռևս հսկայական ժամանակահատված, բայց արդեն հնարավորություն է ընձեռում քայքայման՝ տիեզերական մասշտաբներով:

Քայքայման ջերմություն. ի՞նչ են ասում փաստերը

Իրենց գաղափարը ստուգելու համար գիտնականները դիտարկել են երկու սցենար, որտեղ պրոտոնների քայքայումը կարող էր նկատելի հետք թողնել: Առաջինը՝ մեր մոլորակը: Եթե պրոտոնները արագ քայքայվեին, ազատված ջերմությունը կհալեցներ Երկրի պինդ միջուկը: Բայց քանի որ միջուկը մնում է պինդ, հետազոտողները սահմանել են պրոտոնի կյանքի նվազագույն սահմանը՝ 2 × 10¹⁸ տարի:

Երկրորդ օրինակը PSR J2144–3933 նեյտրոնային աստղն է, որը հայտնի է որպես իր դասի ամենացուրտերից մեկը՝ 42,000 Կ-ից ցածր ջերմաստիճանով: Եթե պրոտոնները ակտիվորեն քայքայվեին, աստղը պետք է ավելի տաք լիներ՝ լրացուցիչ ջերմության պատճառով: Սա թույլ տվեց սահմանել ևս մեկ նվազագույն սահման՝ 1,5 × 10¹⁸ տարի: Երկու եզրակացություններն էլ հաստատում են, որ պրոտոնը, նույնիսկ եթե հավերժ չէ, ապրում է աներևակայելի երկար:

Ինչպե՞ս փնտրել հետքեր

Գիտնականները առաջարկել են անսովոր մեթոդներ՝ վարկածը ստուգելու համար: Դրանցից մեկը լուսնային օլիվինի՝ հանքանյութի ուսումնասիրությունն է, որը կարող էր պահպանել պրոտոնների քայքայման հետքերը միլիարդավոր տարիների ընթացքում: Մեկ այլ եղանակ է Երկրի բնական գազում ածխածնի իզոտոպների վերլուծությունը: Եթե քայքայում տեղի է ունենում, այն կարող է փոքր-ինչ փոխել իզոտոպների հարաբերակցությունը՝ դառնալով ֆիզիկոսների համար ակնարկ:

Ինչո՞ւ է սա կարևոր

Եթե պրոտոնն իսկապես անկայուն է, դա կփոխի նյութի մասին մեր պատկերացումները: Բոլոր ատոմները, որոնցից կազմված ենք մենք և շրջապատող աշխարհը, հիմնված են պրոտոնների և նեյտրոնների վրա: Նրանց քայքայումը կնշանակեր, որ նույնիսկ տիեզերքի ամենահիմնական «շինանյութերն» ունեն պիտանելիության ժամկետ: Ավելին, այս բացահայտումը կարող է լույս սփռել խորհրդավոր մութ նյութի վրա՝ այդ անտեսանելի նյութի, որը կազմում է տիեզերքի զանգվածի մոտ 27%-ը և, հնարավոր է, ազդում է մասնիկների կայունության վրա:

Հայացք դեպի անցյալ և ապագա

Վարկածը նաև ակնարկում է, որ տիեզերքի անցյալում կամ նրա հեռավոր անկյուններում պայմանները կարող էին տարբեր լինել: Եթե պրոտոնի կայունությունը ժամանակի ընթացքում փոխվել է կամ կախված է եղել շրջակա միջավայրից, դա կարող է բացատրել որոշ աստղաֆիզիկական անոմալիաներ: Օրինակ՝ քայքայման արդյունքում առաջացած լրացուցիչ ջերմությունը կարող էր ազդել աստղերի էվոլյուցիայի կամ գալակտիկաների ձևավորման վրա:

Եզրակացություն

Չնայած պրոտոնի քայքայումը դեռևս մնում է վարկած, այն արդեն ստիպում է գիտնականներին մտածել, թե որքան ամուր են մեր աշխարհի հիմքերը: Դենտոնի և Դավուդիասլի հետազոտությունները ոչ միայն ակադեմիական վեճ են, այլև փորձ՝ նայելու հայտնի ֆիզիկայի սահմաններից այն կողմ: Եթե նրանց գաղափարները հաստատվեն, մենք կստանանք ոչ միայն նոր գիտելիքներ պրոտոնի մասին, այլև բանալի՝ տիեզերքի մութ նյութի և թաքնված ուժերի առեղծվածները բացահայտելու համար: Իսկ առայժմ պրոտոնը շարունակում է պահել իր գաղտնիքները՝ մնալով մեզ համար գրեթե հավերժ՝ բայց, գուցե, միայն գրեթե:

 Հետևեք մեզ՝ այստեղ