Протон, одна из основ стабильности всей известной нам материи, возможно, не так уж вечен, как считалось ранее. Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории в США выдвинули смелую гипотезу о том, что эта элементарная частица может распадаться — причем в разных уголках Вселенной или в разные эпохи это могло происходить с разной скоростью. Подробности исследования опубликованы в журнале Physical Review D (PRD).

Протон: Вечный или уязвимый?

Согласно традиционной физике, протон невероятно долговечен. Эксперименты показывают, что его время жизни составляет не менее 10³⁴ лет — это число настолько огромное, что превышает возраст Вселенной (13,8 миллиарда лет) в триллионы раз. Однако физики Питер Дентон и Хуман Давудиасл предположили, что под влиянием темной материи стабильность протона могла быть иной. Их расчеты допускают, что время его жизни может сокращаться до 10¹⁸ лет — все еще колоссальный срок, но уже допускающий распад в масштабах космоса.

Тепло распада: Что говорят факты?

Чтобы проверить свою идею, ученые рассмотрели два сценария, где распад протонов мог бы оставить заметный след. Первый — наша планета. Если бы протоны распадались быстро, выделяемое тепло растопило бы твердое ядро Земли. Но поскольку ядро остается твердым, исследователи определили минимальное время жизни протона в 2 × 10¹⁸ лет.

Второй пример — нейтронная звезда PSR J2144–3933, известная как одна из самых холодных в своем классе с температурой ниже 42 000 К. Если бы протоны активно распадались, звезда была бы горячее из-за дополнительного тепла. Это позволило установить еще одну нижнюю границу — 1,5 × 10¹⁸ лет. Оба вывода подтверждают, что протон, даже если и не вечен, живет невероятно долго.

Как искать следы?

Ученые предложили необычные способы проверить гипотезу. Один из них — изучение лунного оливина, минерала, который мог сохранить следы распада протонов за миллиарды лет. Другой метод — анализ изотопов углерода в природном газе на Земле. Если распад происходит, он может слегка изменять соотношение изотопов, что станет подсказкой для физиков.

Почему это важно?

Если протон действительно нестабилен, это перевернет наши представления о материи. Все атомы, из которых состоим мы и окружающий мир, держатся на протонах и нейтронах. Их распад означал бы, что даже самые базовые кирпичики Вселенной имеют срок годности. Более того, это открытие могло бы пролить свет на загадочную темную материю — невидимую субстанцию, которая составляет около 27% массы Вселенной и, возможно, влияет на стабильность частиц.

Взгляд в прошлое и будущее

Гипотеза также намекает, что в прошлом Вселенной или в ее отдаленных уголках условия могли отличаться. Если стабильность протона менялась со временем или зависела от окружения, это могло бы объяснить некоторые астрофизические аномалии. Например, дополнительное тепло от распада могло повлиять на эволюцию звезд или формирование галактик.

Итак…

Пока распад протона остается лишь гипотезой, он уже заставляет ученых задуматься о том, насколько прочны основы нашего мира. Исследования Дентона и Давудиасла — это не просто академический спор, а попытка заглянуть за горизонт известной физики. Если их идеи подтвердятся, мы получим не только новые знания о протоне, но и ключ к тайнам темной материи и скрытых сил Вселенной. А пока протон продолжает хранить свои секреты, оставаясь для нас почти вечным — но, возможно, лишь почти.