Скорость распада протона стандартной модели

Известно, что электрослабое взаимодействие содержит киральную аномалию, которая разрушает Б + л сохранение . Другими словами, он допускает изменение суммы барионов и лептонов, но сохраняет разницу между ними. Это означает, что стандартная модель может иметь канал для распада протонов , например, на пион и позитрон. Кто-нибудь знает, какова общая скорость распада протонов по каналам стандартной модели?

Вы спрашиваете экспериментальные результаты или теоретический расчет?
Теоретические расчеты предпочтительнее - я знаю, что экспериментальные результаты в настоящее время являются только верхними пределами скорости. Кроме того, я спрашиваю конкретно о стандартной модели, а не о расширениях GUT.
Распад протона запрещен в СМ. Единственным процессом, нарушающим число B, является сфалеронный процесс (который сохраняет BL), но этот процесс по самой своей природе не может привести к распаду протона. Контрактные модели BSM GUT обычно предсказывают распад протона и обычно исключают строгие экспериментальные границы, исключающие такие процессы.

Ответы (3)

Электрослабые инстантоны нарушают барионное число (и лептонное число) на три единицы (в вершине 'т Хоофта участвуют все три поколения). Это объясняется в оригинальной статье 't Hooft . В результате протон в стандартной модели абсолютно стабилен. Самое легкое барионное состояние, неустойчивое к распаду на лептоны, — это 3 Он. Дейтрон нестабилен в отношении распада на антипротон и лептоны.

Скорость пропорциональна [ опыт ⁡ ( − 8 π 2 / г ж 2 ) ] 2 , что намного меньше скоростей распада протонов, которые обсуждались в расширениях стандартной модели. Обратите внимание, что распад 3 ЧАС е → лептонов включает в себя виртуальные ( б , т ) кварков, а скорость содержит дополнительные степени г ж в предэкспоненте (что не имеет большого значения, учитывая, что экспонента уже очень большая).

Просто чтобы дать приблизительное число, время жизни - это типичное время жизни слабого распада (скажем, 10 − 8 сек), умноженное на коэффициент инстантона

т "=" т ж опыт ⁡ ( 16 π 2 / г ж 2 ) "=" т ж опыт ⁡ ( 4 π ⋅ 137 ⋅ грех 2 ⁡ θ Вт ) "=" т ж ⋅ 10 187 ∼ 10 180 с е с
где я пренебрег многими предэкспоненциальными факторами, которые в принципе можно вычислить в стандартной модели.

Могу ли я попросить вас немного усилить этот ответ, добавив (i) ссылки на стабильность протона в СМ, (ii) детали и ссылки на распад 3 Он и (iii) оценка периода полураспада СМ 3 Он в годах? (или, например, как кратное текущему возрасту Вселенной).
Для справки: время Хаббла с точностью до 1 значащей цифры 4 × 10 14 сек .
Исправление опечатки: время Хаббла с точностью до 1 значащей цифры составляет 5 × 10 ^ 17 секунд.

Насколько мне известно, в стандартной модели предполагается наличие исчезающих аномалий, т. е. что протон в стандартной модели не распадается. См. стр. 5 в этом справочнике.

Вы запрашиваете этот расчет . Я не знаю, можно ли продолжать называть это «стандартной моделью».

Вот сильное утверждение в конце главы 7.3.1:

Таким образом, все возможные аномалии устраняются для каждого поколения стандартной модели. Если бы в одном поколении отсутствовал кварк (или любая другая частица), то были бы неисчезающие аномалии (не для SU(3)SU(3)SU(3), а для трех других комбинаций)

Это было для неразрывной фазы, но то же самое можно сделать и для разорванной фазы.

Таким образом, ответ заключается в том, что стандартная модель должна быть расширена для изучения эффектов сохранения B+L.

Они означают исчезающие калибровочные аномалии. B+L действительно аномален.
@ Томас, так что, можете ли вы дать ссылку, где в стандартной модели разрешен распад протона? Ссылка, которую я даю, посвящена аномалиям вообще.
Оригинальная статья Т. Хофта Phys.Rev.Lett. 37 (1976) 8-11.
@Thomas imo, это расширение стандартной модели, а не то, что является «стандартной моделью». Даже в аннотации написано "в моделях...", а не "в стандартной модели".
Статья была написана в 1976 году. То, что он называет «в моделях…», мы сейчас называем «стандартной моделью».
@ Томас, я не уверен. Ссылка, которую я дал для конкретного лагранжиана, называемого теперь стандартной моделью, говорит, что он не имеет аномалий. Мне не удалось найти распад протона в стандартной модели, распад протона всегда происходит в расширениях СМ, таких как ТВО.
Когда люди говорят, что СМ свободна от аномалий, они имеют в виду калибровочные аномалии (цвет тривиально свободен от аномалий, поэтому они проверяют SU(2)xU(1)). Однако в СМ B+L не калибруется, поэтому может (и действительно имеет) иметь аномалию.
'т Хофт изучает теорию, в которой измеряется VA и существует очарованный кварк. Очевидно, что в СМ VA калибруется (SU(2)_W), а очарованный кварк существует ('т Хофт заботится об очаровании, потому что он предполагает, что все фермионы являются слабыми дублетами, а до открытия очарования не было ни одной частицы, которую можно было бы завершить. слабый дублет, содержащий странный кварк). 'т Хофт не знал о (b,t), поэтому в 1976 году он пришел к выводу, что в том, что мы сейчас называем стандартной моделью B, допускается нарушение на две единицы. Теперь мы знаем, что B нарушается на три единицы.
Пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь, но это не канал распада π 0 → γ γ преобладает аномальный канал?
См. уравнение 19.119 Пескина и Шёдера и следующее:
Г ( π 0 → 2 γ ) "=" α 2 64 π 3 м π 3 ф π 2 .
«Это соотношение, которое дает прямую меру коэффициента аномалии Адлера-Белла-Джекива, экспериментально выполняется с точностью до нескольких процентов».
@SeanLake Я не оспариваю, что аномальные каналы нужны для описания определенных наблюдений, я говорю, что нигде я не видел, чтобы аномальные каналы существовали в стандартной модели, по крайней мере, для генерации амплитуды распада протона. Бесспорно, что есть наблюдения, не поддающиеся описанию в стандартной модели, поэтому проводятся эксперименты по поиску суперсимметрии и сигнатур GUTS. Я не нашел в сети расчет стандартной модели для распада протона, тогда как я нашел ссылку, которую дал, что необходимые аномалии не входят в стандартную модель.
Ну, 'т Хофт довольно осторожен..
Касательно π 0 → 2 γ : Есть тонкость. КХД имеет глобальные симметрии аромата, которые являются аномальными, отсюда и треугольная аномалия, которая способствует распаду нейтрального пиона. Но в СМ эти ароматические токи калибруются, и калибровочных аномалий нет. Как это может быть? При низких энергиях ароматические аномалии КХД представляются членами WZ, которые описывают аномальные взаимодействия пионов, а в СМ эти члены добавляются к ароматическим аномалиям от лептонов, так что общая ароматическая аномалия компенсируется.

Было предпринято несколько попыток измерить распад протона. Пока все безуспешно. Различные расчеты дают оценки в диапазоне от 10 30 к 10 36 годы.

Зная чувствительность экспериментов, мы можем установить пределы периода полураспада протона. Текущие лучшие измерения показывают, что это 10 34 лет и более. Например, в публикации 2014 года нейтронного детектора Супер-Камиоканде в Японии дается как минимум 5.9 × 10 33 годы.

Все эти прогнозы основаны на расширениях стандартной модели, а не на прогнозируемой скорости распада стандартной модели.
Вы имели в виду детектор нейтрино ?
-1 за то, что не прочитал вопрос.
Скорость распада протона стандартной модели
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v