Комментарии 50
Протоны, как в составе атомов, так и в свободном виде, совершенно стабильны.А как же бета-плюс-распад?
Это другое. β+-распад это результат взаимодействия протона с другими нуклонами ядра, он не распадается в том смысле, как имеет ввиду автор - превращается в более легкие элементарные частицы, а превращается в нейтрон + позитрон + электронное нейтрино, при этом барионное число сохраняется.
Но ведь и нейтрон не распадается на более лёгкие, он в протон превращается
Все так. Когда говорят про распад протона, имеют ввиду превращение протона в более легкие частицы, например, пион + позитрон, что уже нарушило бы сохранение барионного и лептонного зарядов. А под распадом нейтрона подразумевают его β-распад, т.е. его превращение в протон+электрон+электронное антинейтрино, что не нарушает сохранение барионного и лептонного зарядов.
Весь ажиотаж состоит в том, что гипотетический распад протона, как того требуют модели объединения взаимодействий, нарушил бы некоторые принципы физики элементарных частиц, впрочем ни лептонный, ни барионный заряды не связаны с какой-либо симметрией, и их сохранение является пока лишь эмпирическим правилом
А под распадом нейтрона подразумевают его β-распадТак в том-то и беда, что под распадом нейтрона подразумевают β-распад, а под распадом протона β+-распад не подразумевают :'(
Другое дело, что поскольку нейтрон немного тяжелее протона, то для β-распада нейтрона энергия не нужна, и он может распасться в свободном состоянии, а для β+-распада протона нужна внешняя энергия.
Но в местах, где внешней энергии для этого достаточно, например в ядрах звёзд главной звёздной последовательности, протон вполне успешно “распадается” в β+-распаде, что мы можем наблюдать, глядя на звезды (в т.ч Солнце)
Под стабильностью подразумевается, что за все время жизни вселенной не найдется ни одного протона, который оформил бы бета-плюс распад без посторонней помощи. Нейтрон через пять-десять минут сам развалится, а протон так и будет летать, пока не приткнется в какой-нибудь атом или не пострадает от какой-нибудь ещё частицы.
Вы имеете ввиду pp-реакцию протон-протонного цикла? там происходит ровно то же самое, что и при β+-распаде протоноперегруженных ядер, два протона образуют дипротон - для этого нужна энергия извне, чтобы преодолеть кулоновский барьер, который либо обратно распадается на два протона, либо превращается в дейтрон с очень малой вероятностью. Это классифицируется, как ядерная реакция, а не распад протона
Это классифицируется, как ядерная реакция, а не распад протонаИ тут мы возвращаемся к моему первому сообщению ветки habr.com/ru/post/667172/#comment_24367442 (с учётом выделения жирным) и приведённому там примеру, а также моему комментарию чуть ниже habr.com/ru/post/667172/#comment_24368192
он не распадается в том смысле, как имеет ввиду авторВ том-то и дело, что в данном предложении мысль автора немного изменилась. Я специально выделил ключевые слова жирным.
он не распадается в том смысле, как имеет ввиду автор — превращается в более легкие элементарные частицы, а превращается в нейтрон + позитрон + электронное нейтриноНу, «распад» vs «превращение» это ИМХО уже софистика.
Нейтрон при «распаде» (специально взял в кавычки) тоже «превращается» в протон + электрон + электронное антинейтрино
Правда нейтрон тяжелее протона, и поэтому может «распасться» на него (а также “сопровождающие лица”), не беря энергию извне, а протону для «распада» нужна энергия
при этом барионное число сохраняется.При распаде нейтрона барионное число тоже сохраняется.
₽$ Я понимаю, что
Сперва совсем не то написал.
По существу - согласен. Ядерные реакции с участием нейтрона - это тоже не распад нейтрона.
Ядерные реакции с участием нейтрона — это тоже не распад нейтрона.Но в этом случае фраза, процитированная мной в первом сообщении
-
Протоны, как в составе атомов, так и в свободном виде, совершенно стабильны.
- Протоны в свободном виде совершенно стабильны. Однако в составе атомов протоны и нейтроны могут распадаться в результате ядерных реакций (β+-распад и β-распад соответственно)
₽$ Хотя это уже какая-то софистика:
- β-распад свободного нейтрона называют распадом нейтрона, а β-распад нейтрона в составе атома распадом нейтрона не называют
- Протоны в свободном виде совершенно стабильны, а β+-распад протона в составе атома распадом протона не называют
β-распад свободного нейтрона называют распадом нейтрона, а β-распад нейтрона в составе атома распадом нейтрона не называют
Да причём тут софистика? Ёж его знает, какими путями идёт распад нейтрона в составе ядра. Может это и не распад нейтрона напрямую, а взаимодействие с другими нуклонами, и общего у них - только входно-выходная характеристика?
"Соответственно, если мы положили в детектор 1000 атомов изотопа и за год зафиксировали 10 актов распада, то период полного распада этого изотопа составляет 100 лет, а период полураспада – 50 лет. "
У вас изотоп распадается по линейному закону почему-то. В реальности если период полураспада 50 лет, то через 100 лет распадутся 75% атомов изотопа, а не 100%
История с висмутом очень хорошо показывает ограниченность предсказательной способности существующих теорий (не отрицая колоссальности достигнутых результатов). Вообще меня в своё время удивило, что радиактивен изотоп или нет определяется исключительно экспериментально и нет никакой теории которая бы могла сказать, стабилен ли изотоп. Насколько я понимаю и свинец занесён в стабильные просто потому что никто не наблюдал его распадов, если период полураспада ещё на несколько десятков порядков больше чем у висмута то шансов это обнаружитьраспады просто нет. С практической точки зрения конечно не важно, но с идеалистически теоритической это интересно.
А может так оказаться, что стабильных элементов вообще не существует)
Есть теории "конца жизни вселенной" (а точнее о конце какой-либо активной деятельности внутри вселенной) - одна из этих теорий - Теория Большого разрыв ("Big rip"? кстати, сейчас это наиболее "популярная" в соответствующих научных кругах теория - так как современные наблюдения и понимания вселенной как раз указывают в большей степени на такой исход - но тут ещё много "белых пятен"- так что это ещё далеко не 100% верная теория - и никто из ghbpyfyys[ учёных так и не утверждает). Так вот - согласно этой теории "в конце жизни вселенной" она дойдёт до одного из "потенциально финальных" этапов своего развития, когда неведомые сейчас "силы" (но косвенно наблюдаемые - называемые "тёмная энергия") настолько увеличатся, что их влияние на всю ткань пространства будет настолько велико - что они разорвут все частицы бытия (на "ныне известные" элементарные частицы или на что-то ещё - никто пока не знает). Если этот исход будет иметь место быть - то как раз первым делом разоврутся составные элементы молекул и атомов ВСЕХ ФИЗИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ - те же нейтроны и протоны (по очерёдности, в зависимости от общих сил внутренних взаимодействий - но как рассчитывает теория - займёт это процесс от самого начала до конца менее чем за "условную" секунду - условную, так как сейчас в нашем понимании вряд ли имеет смысл говорить о скорости течение времени в такой разреженной вселенной как описываемое пространство где-то через 22млрд лет - это согласно Википедии, хотя где-то ране я видел куда более отдалённый период - около 15трлн лет); собственно распад вех отдельных протонов должен произойти примерно за 1нс.
Так что, если эта теория верна - то рано или поздно протоны распадутся. Но можно ли такой исход считать самопроизвольным распадом? Думаю что нет - тут протоны разорвёт внешняя сила. Но так как мы не знаем её природу и ни разу её натурально не измеряли - то.... а то, что мы так же не знаем из-за чего вообще самопроизвольно распадаются атомы и нейтроны. Наверняка тому есть причины, и их можно было бы описать физическими формулами взаимодействия природы вселенной (а не только оценочными формулами теории вероятности). Мы их просто не знаем. Не знаем и всех взаимодействий межу частицами вселенной. Да и все частицы тоже не знаем. Это я говорю о том - что, возможно, и и Большого разрыва и у произвольного распада атомов - есть общие факторы, на них влияющие. Может и сейчас атомы и нейтроны распадаются по той же причине - что произойдёт в квинтэссенции Большого разрыва - просто тогда вероятности распада станут 100% (например из-за полного вытеснения одного(или нескольких) внутреннего взаимодействия, другим, которое не позволяет удерживаться кваркам (вот из-за разного соотношения этих процессов у протона и нейтрона (и других адронов) - и возникает разное время распада. Возможно - у протонов как раз процессы, приводящие к распаду, сейчас составляют 0% от всех процессов взаимодействия. Но могут ли они вырасти до значения >0% или даже до 100% - что требуется для Большого разрыва? А может та и останутся 0% - и теория Большого разрыва не верна - протоны и при таких условиях действия "тёмной энергии" не разлетятся?
Лично мне идея полного Большого разрыва вполне "симпатична" - более того, познакомившись с теорией Тороидальной вселенной - я стал склоняться к этой идеи - но тогда Большой разрыв - это не конец - это предвестник нового Начала (нового Большого взрыва) - просто произойдёт это иначе - в нашей области вселенной всё разорвётся, разлетится, и станет энергией - но затем, согласно кривизне тора, под действием его постоянного ядра, просто залетит обратно в его центр - но с другой стороны - и когда всё соберётся - то произойдёт новый Большой взрыв - и энергия снова станет материей - 100% вечный круговорот материи и энергии во вселенной
Четыре печати у буддистов:
1. Всё составное непостоянно.
....
А если серьёзно, хотя и очень далёк от темы,но распад протона меня сильно беспокоит!) /слежу за темой/
Но есть же всякие флуктуации, в т.ч. каких-то запредельных энергий при этом с ничтожной, но не нулевой вероятностью.
флуктуации - это уже внешнее воздействие - да оно может привести к распаду протона (хотя вроде бы ещё ни разу это не зафиксировано, насколько я понял). Поэтому для их исключения и нужна статистика - один распад одного протона из триллиона - ни о чём не говорит! Нужны статистические данные - определённое число распадов за определённое время
есть некоторые соображения, связывающие время распада с составом ядра (я слышал об оболочечной модели ядра, но сейчас появилось, наверное, что-то более новое).
Физика - экспериментальная наука. Вот вам как раз теории, предсказывающие распад ядра (пусть самого простого - ядра протия), которые проверкой не подтверждаются.
Есть всякая торсионщина, которая красивая, но не подтверждается.
Так что в физике роль практики - решающая.
Кстати, не просто "не наблюдал", а "очень искали явление, и оценили снизу время полу-распада исходя из параметров эксперимента: длительности, количества вещества, чувствительности датчиков".
свинец занесён в стабильные просто потому что никто не наблюдал его распадов, если период полураспада ещё на несколько десятков порядков больше чем у висмутаСвинец обладает Магическим числом (а свинец-208 даже “дважды магическим”), а висмут нет :'(
Правда почему “магические числа” обладают столь магическими свойствами (и всегда ли они проявляются) ИМХО полностью не объяснено, и поэтому пока есть в этом что-то магическое…
Магичность чисел объясняется в оболочечной модели.
Магичность чисел объясняется в оболочечной моделиВ оболочечной модели получается рекурсивное объяснение.
— В первой оболочке 2 нуклона, во второй 8, в третьей 20, ну и так далее…
— Но почему именно 2, 8, 20...?
— Потому что числа магические!
Например Электронная оболочка объясняется квантовой теорией, потому что иначе нельзя, запрещено (и кстати, числа там получаются другие), а для оболочечной модели ядра ИМХО подобного объяснения
Дык, оно точно такое же, протоны и нейтроны такие фермионы, как и электроны, на них распространяется принцип запрета Паули, и квантовые числа у них так же связаны с энергий оболчки, орбитальными и спиновыми моментами. Реально конечно там все гораздо сложнее, но для базового объяснения достаточно и упрощенном модели оболочек
Например можно почитать здесь: http://nuclphys.sinp.msu.ru/nucmod/nucmod4.htm
Например можно почитать здесьСпасибо, интересно.
Хотя красивое объяснение ИМХО получается только для первых “магических” чисел (2, 8, 20), дальше уже начинается
Но зато с “дважды магическими” ИМХО красивое объяснение.
Реально конечно там все гораздо сложнееВидимо так, но мне пока наверное достаточно, ведь «я не настоящий
Ещё раз спасибо!
а вся физика - теории, построенные на опытах. Причем несложно построить сложную теорию (с сотней подстроечных параметров), а вот простую теорию - ....
вся физика — теории, построенные на опытах.Важно, чтобы теория не только могла обьяснить результаты имеющихся опытов, но и предсказать новые.
Например, ОТО не только объяснила аномальную прецессию перигелия Меркурия, но и предсказала отклонение света вблизи Солнца в момент полного солнечного затмения, что позже было подтверждено наблюдением Эддингтона.
а вот простую теориюНа первый взгляд Уравнение Эйнштейна очень простое:
Что такое π понятно, осталось лишь «понять», что такое G и T, и вот тут начинается самое интересное… 8-0
Вот бы 50килотонн антиводы (из антивещества атомов водорода и кислорода) - это был бы эксперимент по интереснее - как раз проверили бы теорию - что антипротон как раз возможно распадается, ну хотя бы быстрее чем обычный протон.
50 килотонн антиводы, резко оказавшейся на нашей планете, очень быстро оборвало бы эксперимент и вообще всякую деятельность.
...и Луне, наверное, тоже досталось бы :)
К Луне никакие обломки не долетят, а остаточное излучение вряд ли как-то повлияет на лунный грунт.
Кстати, около 50 % энергии, высвобождающейся при аннигиляции, выделяется в форме нейтрино. В теории такой поток нейтрино сможет задетектить какая-то нейтринная обсерватория в соседних звездных системах.
Ну не обязательно же затевать такие рискованные эксперименты в подвале своего дома. Это я же так - на будущее - ибо сначала надо научиться получать антиводу в таких объёмах - а это уровень технологий, наверное, на миллион лет вперёд
Какова возможная энергия фотонов при распаде протона? В космосе есть огромне скопления нейтрального водорода. По идее эти скопления должны светиться в диапазоне, соответсвующем фотонам при распаде протона. Также из этих скоплений можно искать излучение, соответсвующее аннигиляции электрона и позитрона.
Я что-то не понял в теоретическом распаде протона. Из кваркового состава пронона и нейрона следует, что кварки u и d имеют электрические заряды +2/3 и -1/3. Тогда как любой из этих кварков может превратиться в позитрон с зарядом +1?
Позитрон - фундаментальная частица, не состоящая из других частиц. Здесь важно соблюсти несколько "законов" и тогда такой процесс будет возможен:
Разберем на примере нейтрона:
1) Закон сохранения электрического заряда. Нейтрон имеет заряд 0, значит продукты распада должны иметь суммарный заряд 0: электрон (-1) и протон (+1).
2) Закон сохранения лептонного числа. Нейтрон имеет лептонное число 0, значит продукты распада должны иметь суммарное лептонное число 0: электрон (+1), электронное антинейтрино (-1).
3) Закон сохранения барионного числа. Нейтрон (+1): Протон (+1)
4-...) и тд.
Итого Нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. А именно d-кварк посредством слабого взаимодействия распадается на u-кварк и W(-)-бозон который распадается на электрон и электронное антинейтрино. d-кварк имеет заряд -1/3, распадается на u-кварк который имеет заряд +2/3, заряд кварка после превращения изменился на (+1), это компенсируется W(-) бозоном с зарядом (-1), который потом распадается на электрон с зарядом (-1) и электронное антинейтрино с зарядом (0). Закон сохранения электрического заряда не нарушился.
При чем тут нейтрон, если был конкретный вопрос по приведённой схеме распада протона. Либо ее описание неправильное, либо я что-то не понял. А именно, как общий электрический заряд трех кварков сходится а одном позитроне?
Ответ на этот вопрос "А именно, как общий электрический заряд трех кварков сходится а одном позитроне?" в самом конце. Причем исходя из постановки вопроса судя по всему не важно речь идет про распад протона или распад нейтрона. Распад нейтрона хорошо изучен и поэтому объяснить на его примере проще.
d-кварк посредством слабого взаимодействия распадается на u-кварк и W(-)-бозон который распадается на электрон и электронное антинейтрино. d-кварк имеет заряд -1/3, распадается на u-кварк который имеет заряд +2/3, заряд кварка после превращения изменился на (+1), это компенсируется W(-) бозоном с зарядом (-1), который потом распадается на электрон с зарядом (-1) и электронное антинейтрино с зарядом (0)
Для наглядности также картинка:
Насчет же распада протона, в самой статье схема распада протона указана только одна: на позитрон и пи0-мезон, причем пропущены промежуточные шаги. Все существующие схемы распада протона на данный момент предполагают наличие некоторых гипотетических частиц не существующих в свободном виде. На картинке ниже приведены возможные схемы распада протона (не все). Гипотетические частицы обозначены символами Х и Y с зарядами ±4/3 и ±1/3 соответственно. http://nuclphys.sinp.msu.ru/proton/12.pdf
А какие вообще классы невозможностей существуют?
Период полураспада свободных нейтронов составляет около 613,9 секунд.
Период полураспада нейтронов — всё-таки 880 секунд, а указанная величина похожа на период 1/e-распада или, что то же самое, среднее время жизни.
Каждый раз, когда читаю ваши статьи, испытываю побуждение заняться теоретической физикой. Может, кто-то из читателей пойдет дальше желания.
Спасибо за труд.
Не понял связи между существованием гравитационных волн и обязательным существованием квантов гравитационных волн. Поперечные гравитационные волны — это периодические изменения метрики пространства-времени, они предсказаны в ОТО и зарегистрированы. Гравитоны предсказаны в КТП, которая не совместима с ОТО на фундаментальном уровне — в оценке плотности энергии физического вакуума (космологической постоянной). Поэтому трудно ожидать совместимости в производном от него квантовом механизме гравитации. Сначала надо определить механизм гравитации (взаимодействия прлостранства и материи), следствия которого описывает ОТО, а уж затем пытаться представить его в «квантовом виде». Может оказаться, что он вовсе не аналог механизма электромагнитных взаимодействий, требующих квантов своего поля. Поэтому и существование гипотетических гравитонов вовсе не следует из реальных гравитационных волн, из реальной гравитации.
Не понял связи между существованием гравитационных волн и обязательным существованием квантов гравитационных волн. Поперечные гравитационные волны — это периодические изменения метрики пространства-времени, они предсказаны в ОТО и зарегистрированы. Гравитоны предсказаны в КТП…В процитированом Вами фрагменте статьи ИМХО весьма распространенная путаница в понятии «волна»:
- «Волна» как колебательное изменение состояния среды — в данном случае периодические изменения метрики пространства-времени (которые недавно были зарегистрированы)
- «Волна» как переносчик взаимодействия — корпускулярно-волновой дуализм: фотон, гравитон (который пока не открыт), и соответствующие волны
Из КТП берём физический вакуум как энергетически плотную среду и квантуем её. Чтобы фотон в ней проявлял известные нам свойства, он должен постоянно ликвидировать перед собой кванты среды, продвигаясь вперёд под давлением расширяющейся среды с противоположной стороны. Чем больше он ликвидирует их в единицу времени, тем больше его частота или энергия, которая пересчитывается в гравитирующую массу. То есть фотон уже обладает гравитационным полем, а им в принятых условиях является постоянное расширение и равноускоренное движение физического вакуума в сторону фотона или любой другой материи — источника гравитации, который вызывает снижение плотности энергии вакуума.
Проверка такого квантового механизма гравитации (где кванты материи ликвидируют кванты пространства) уже проведена и объяснена с позиций ОТО. А с позиций принятых условий фотон, попадая в менее плотную среду, то есть в гравполе, должен снизить число ликвидируемых в единицу времени квантов среды, давящих на него. То есть снизить свою частоту и скорость перемещения, что наблюдается и учитывается, в частности, в gps.
Нужда в гравитонах отпадает, поперечные гравволны остаются и даже предсказываются более быстрые продольные волны в вакууме (от резкого изменения массы в точке пространства). Последние могут быть носителями информации для обеспечения нелокальной корреляции запутанных частиц.
Извините за смелый полёт мысли философа-дилетанта. Пытаюсь решать фундаментальные проблемы в физике на качественном уровне, не дожидаясь их решения математическим путём.
Распад протона — невозможность 2,5 класса