Oznaczmy okres półtrwania protonu przez $ Y_p $ . (Oczywiście nie ma eksperymentalnych dowodów na to, że $ Y_p < \ infty $ , ale istnieją teorie, które to potwierdzają , więc to jest tak naprawdę pytanie o te teorie).
Pytanie brzmi: czym w takim przypadku jest $ Y_C $ , połowa -życie jądra węgla-12?
Naiwna odpowiedź byłaby taka, że skoro $ ^ {12} C $ zawiera sześć protonów, $ Y_C = \ frac {1} {6} Y_p $ .
Jednak protony nie ulegają rozpadowi. Kwarki tak. Ponieważ neutrony składają się z tylu kwarków, co protonów, powinny rozpadać się na nie-bariony, podobnie jak protony. Ponieważ $ ^ {12} C $ zawiera dwanaście nukleonów, oznacza to, że $ Y_C = \ frac {1} {12} Y_p $ .
- Co to jest? $ \ frac {1} {6} Y_p $ lub $ \ frac {1} {12} Y_p $ ?
W tym wszystkim jest ukryte założenie: na okres półtrwania kwarka nie ma wpływu barion lub mezon, w którym się znajduje. Z drugiej strony, na okres półtrwania neutronu ma silny wpływ jądro, w którym się znajduje (lub nie „t).
- Czy założenie o niezależności od środowiska jest słuszne dla rozpadu kwarków na leptony?
Jest jeszcze jeden założenie. Protony i neutrony są zbudowane z dwóch różnych rodzajów kwarków.
- Czy teorie, według których kwarki rozpadają się na leptony, przypisują identyczne czasy półtrwania dla tego procesu kwarki i kwarki dolne?
Odpowiedź
Okresy półtrwania systemów związanych zwykle nie mają prostego skalowania prawa, jakie masz na myśli. Okres półtrwania zależałby częściowo od przestrzeni fazowej dostępnej dla wytwarzanych cząstek, a także od czynników związanych ze strukturą jądra. Jednak ten rozpad jest procesem dość wysokoenergetycznym. Rozpad protonu na neutralny pion i pozyton ma $ Q $ wartość 802,8 MeV. Ponieważ jądro 12C ma inną energię wiązania niż jądro 11B, wartość $ Q $ twojego rozpadu byłaby inna, prawdopodobnie niższa o kilka MeV . Ale to jest dość małe w porównaniu do ośmiuset MeV, więc prawdopodobnie miałoby to niewielki wpływ. Więc domyślam się, że w tym przykładzie, z powodu różnych skal energii, fakt, że proton był związany wewnątrz jądra, miałby niewielki wpływ na okres półtrwania.
Z podobnych powodów spodziewałbym się nie ma dużej różnicy między wkładem neutronów i protonów. Zatem 1/12 okresu półtrwania protonu jest prawdopodobnie całkiem rozsądnym oszacowaniem.