Merkitään protonin puoliintumisaika $ Y_p $ . (Tietysti ei ole kokeellista näyttöä siitä, että $ Y_p < \ infty $ , mutta on teorioita, jotka väittävät sen , joten tämä on oikeastaan kysymys näistä teorioista).
Kysymys kuuluu: mikä tässä tapauksessa on $ Y_C $ , puolikas -hiili-12-ytimen elämä?
Naiivi vastaus olisi, että koska $ ^ {12} C $ sisältää kuusi protonia, $ Y_C = \ frac {1} {6} Y_p $ .
Protonit eivät kuitenkaan hajoa. Kvarkit tekevät. Koska neutronit on valmistettu yhtä monesta kvarkista kuin protonit ovat, niiden tulisi hajota ei-baryoneiksi aivan kuten protonit. Koska $ ^ {12} C $ sisältää kaksitoista nukleonia, tämä tekee $ Y_C = \ frac {1} {12} Y_p $ .
- mikä se on? $ \ frac {1} {6} Y_p $ tai $ \ frac {1} {12} Y_p $ ?
Kaikessa tässä on piilotettu oletus: että kvartaalin puoliintumisaika ei vaikuta baryoniin tai mesoniin, jossa se on. Toisaalta neutronin puoliintumisaikaan vaikuttaa voimakkaasti ydin, johon se löytyy (tai ei ”t).
- Onko ympäristöolosuhteista riippumaton oletus oikea kvarkkien hajoamiseksi leptoneiksi?
On vielä yksi Oletus: Protonit ja neutronit on valmistettu kahdesta erilaisesta kvarkista.
- Antaako teoria, joka saa kvarkit hajoamaan leptoneiksi, saman puoliintumisajan tälle prosessille molemmille ylöspäin kvarkit ja alas kvarkit?
vastaus
Sitoutuneiden järjestelmien puoliintumisaikoilla ei yleensä ole yksinkertaista skaalausta sellaisia lakeja, joita pidät mielessäsi. Puoliintumisaika riippuu osittain tuotettujen hiukkasten käytettävissä olevasta faasitilasta sekä tekijöistä, jotka liittyvät ydinrakenteeseen. Tämä hajoaminen on kuitenkin melko energinen prosessi. Protonin hajoamisen neutraaliksi pioniksi ja positroniksi $ Q $ -arvo on 802,8 MeV. Koska 12C-ytimellä on erilainen sitoutumisenergia kuin 11B-ytimellä, hajoamisesi $ Q $ -arvo olisi erilainen, todennäköisesti pienempi muutaman MeV: n järjestyksessä. . Mutta tämä on melko pieni verrattuna kahdeksansataan MeV: ään, joten sillä olisi todennäköisesti pieni vaikutus. Joten luulisin, että tässä esimerkissä erilaisten energiaskaalojen takia sillä, että protoni oli sitoutunut ytimen sisään, ei olisi juurikaan vaikutusta puoliintumisaikaan.
Samoista syistä odotan neutronien ja protonien osuuden välillä ei ole paljon eroa. Joten 1/12 protonin puoliintumisajasta on todennäköisesti melko kohtuullinen arvio.