عرض مصدر اضمحلال البروتون

[[ملف:Proton_decay.svg|يسار|تصغير| نمط [[لف نظائري ضعيف|الأيزوسبان الضعيف]] ، [[فرط الشحنة الضعيف|الشحنات الزائدة الضعيفة]] ، [[شحنة لونية|والشحنات اللونية]] للجسيمات في نموذج جورجي جلاشو . هنا ، يتحلل البروتون ، المكون من كواركين علوي وسفلي ، إلى بيون ، يتكون من أعلى ومضاد لأعلى ، وبوزيترون ، عبر X&nbsp;بوزون <sub>بشحنة</sub> ''كهربائية'' − <sup>4/3</sup> .]]
في [[فيزياء الجسيمات]] ، يعتبر '''اضمحلال البروتون''' أو '''تحلل البروتون proton decay''' شكلًا [[فرضية|افتراضيًا]] [[اضمحلال الجسيمات|لانحلال الجسيمات]] حيث يتحلل [[بروتون|البروتون]] إلى [[جسيم دون ذري|جسيمات دون ذرية]] أخف ، مثل [[بيون|البيون]] المحايد [[بوزيترون|والبوزيترون]] .<ref>[[إشفاق أحمد]] (1969), "Radioactive decays by Protons. Myth or reality?", ''The Nucleus'', pp. 69–70</ref> صاغ [[أندريه ساخاروف]] فرضية تحلل البروتون لأول مرة في عام 1967. على الرغم من الجهود التجريبية الكبيرة ، لم يمكن ملاحظة تحلل البروتون أبدًا. إذا تحلل عن طريق اطلاق البوزيترون ، فإن نصف عمر البروتون يكون على الأقل {{val|1.67|e=34}} سنة.<ref name="Bajc">{{استشهاد بدورية محكمة
| arxiv = 1603.03568
| bibcode = 2016NuPhB.910....1B
| DOI = 10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017
| عنوان = Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs
| صحيفة = Nuclear Physics B
| المجلد = 910
| صفحة = 1
| سنة = 2016
| الأخير = Bajc
| الأول = Borut
| الأخير2 = Hisano
| الأول2 = Junji
| الأخير3 = Kuwahara
| الأول3 = Takumi
| الأخير4 = Omura
| الأول4 = Yuji
}}</ref> (ذلك زمن يفوق عمر الكون الذي يبلغ 13.8 مليار سنة بمراحل) .

وفقًا [[نظرية النموذج المعياري|للنموذج القياسي]] ، فإن البروتون ، وهو نوع من [[باريون|الباريون]] ، يكون مستقرًا لأن [[عدد باريون|رقم الباريون]] ( [[عدد باريون|رقم الكوارك]] ) [[عدد باريون|محفوظ]] (في ظل الظروف العادية ؛ انظر الشذوذ الكيرالي في حالة الاستثناء). لذلك ، لن تتحلل البروتونات إلى جسيمات أخرى بمفردها ، لأنها الباريون الأخف وزناً (وبالتالي الأقل نشاطًا). إن [[انبعاث البوزيترون|انبعاث بوزيترون]] [[التقاط إلكترون|والتقاط إلكترون]] - هي أشكال [[اضمحلال نشاط إشعاعي|لتحلل إشعاعي]] تشير أن يصبح البروتون نيوترونًا - تلك الطريقتين لا تعدان تحللًا للبروتون ، لأن البروتون يتفاعل مع جسيمات أخرى داخل الذرة.

بعض [[النظرية الموحدة العظمى|النظريات الموحدة الكبرى]] التي تتجاوز النموذج القياسي (GUTs) تكسر بوضوح تناظر رقم الباريون ، مما يسمح للبروتونات بالتحلل عبر [[بوزون هيغز|جسيم هيغز]] ، أو [[أحادي القطب المغناطيسي]] ، أو [[بوزونات إكس وواي|بوزونات X]] الجديدة بعمر نصف يبلغ 10 {{Sup|31}} إلى 10 {{Sup|36}} عامًا. للمقارنة ، [[عمر الكون|يبلغ عمر الكون حوالي 1.38 × 10 {{Sup|10}} سنوات]] .<ref>{{استشهاد بويب
| مسار = https://www.symmetrymagazine.org/article/do-protons-decay
| عنوان = Do protons decay?
| موقع = symmetry magazine
| لغة = en
| تاريخ الوصول = 2020-11-12
| الأخير = Francis
| الأول = Matthew R.
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221224203005/http://www.symmetrymagazine.org/article/do-protons-decay|تاريخ أرشيف=2022-12-24}}</ref> حتى الآن ، فشلت جميع محاولات مراقبة الظواهر الجديدة التي تنبأت بها GUTs (مثل اضمحلال البروتون أو وجود [[أحادي القطب المغناطيسي]] ).

قد يكون [[نفق ميكانيكا الكم|النفق الكمي]] إحدى آليات اضمحلال البروتون.<ref name="url[nucl-th/9809006] Time-dependent properties of proton decay from crossing single-particle metastable states in deformed nuclei">{{استشهاد بدورية محكمة
| عنوان = Time-dependent properties of proton decay from crossing single-particle metastable states in deformed nuclei
| سنة = 1998
| DOI = 10.1103/PhysRevC.58.3280
| arxiv = nucl-th/9809006
| الأخير = Talou
| الأول = P.
| الأخير2 = Carjan
| الأول2 = N.
| الأخير3 = Strottman
| الأول3 = D.
| صحيفة = Physical Review C
| المجلد = 58
| العدد = 6
| صفحات = 3280–3285
| bibcode = 1998PhRvC..58.3280T
}}</ref><ref name="urladsabs.harvard.edu">{{استشهاد بويب
| مسار = http://adsabs.harvard.edu/pdf/1982ApJ...252....1D
| عنوان = adsabs.harvard.edu
| تنسيق = 
| تاريخ الوصول = 
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220925021048/https://adsabs.harvard.edu/pdf/1982ApJ...252....1D|تاريخ أرشيف=2022-09-25}}</ref><ref name="urlQuantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life">{{استشهاد بدورية محكمة
| عنوان = Quantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life
| سنة = 2013
| PMCID = 3768233
| الأخير = Trixler
| الأول = F.
| صحيفة = Current Organic Chemistry
| المجلد = 17
| العدد = 16
| صفحات = 1758–1770
| DOI = 10.2174/13852728113179990083
| PMID = 24039543
}}</ref>

قد توفر [[جاذبية كمية|الجاذبية الكمية]] <ref name="url[0803.0749] Dangerous implications of a minimum length in quantum gravity">{{استشهاد بدورية محكمة
| عنوان = Dangerous implications of a minimum length in quantum gravity
| سنة = 2008
| DOI = 10.1088/0264-9381/25/19/195013
| arxiv = 0803.0749
| الأخير = Bambi
| الأول = Cosimo
| الأخير2 = Freese
| الأول2 = Katherine
| صحيفة = Classical and Quantum Gravity
| المجلد = 25
| العدد = 19
| صفحة = 195013
| bibcode = 2008CQGra..25s5013B
}}</ref> (عبر [[ثقب أسود افتراضي|الثقوب السوداء الافتراضية]] وإشعاع [[إشعاع هوكينغ|هوكينغ]] ) أيضًا طريقة لانحلال البروتون عند أقدار أو عمر يتجاوز نطاق اضمحلال مقياس GUT أعلاه ، بالإضافة إلى أبعاد إضافية في [[تناظر فائق|التناظر الفائق]] .<ref name="urlProton Decay, Black Holes, and Large Extra Dimensions - NASA/ADS">{{استشهاد بدورية محكمة
| مسار = https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001IJMPA..16.2399A/abstract
| عنوان = Proton Decay, Black Holes, and Large Extra Dimensions - NASA/ADS
| صيغة = 
| صحيفة = International Journal of Modern Physics A
| سنة = 2001
| المجلد = 16
| صفحات = 2399–2410
| DOI = 10.1142/S0217751X0100369X
| bibcode = 2001IJMPA..16.2399A
| تاريخ الوصول = 
| الأخير = Adams
| الأول = Fred C.
| الأخير2 = Kane
| الأول2 = Gordon L.
| الأخير3 = Mbonye
| الأول3 = Manasse
| الأخير4 = Perry
| الأول4 = Malcolm J.
| العدد = 13
| arxiv = hep-ph/0009154
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221227141015/https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001IJMPA..16.2399A/abstract|تاريخ أرشيف=2022-12-27}}</ref><ref name="url[1903.02940] Proton Decay and the Quantum Structure of Spacetime">{{استشهاد بدورية محكمة
| عنوان = Proton decay and the quantum structure of space–time
| سنة = 2019
| DOI = 10.1139/cjp-2018-0423
| arxiv = 1903.02940
| الأخير = Al-Modlej
| الأول = Abeer
| الأخير2 = Alsaleh
| الأول2 = Salwa
| الأخير3 = Alshal
| الأول3 = Hassan
| الأخير4 = Ali
| الأول4 = Ahmed Farag
| صحيفة = Canadian Journal of Physics
| المجلد = 97
| العدد = 12
| صفحات = 1317–1322
| bibcode = 2019CaJPh..97.1317A
}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| مسار = https://www.researchgate.net/publication/315696398
| DOI = 10.1209/0295-5075/118/50008
| عنوان = Virtual black holes from the generalized uncertainty principle and proton decay
| سنة = 2017
| الأخير = Alsaleh
| الأول = Salwa
| الأخير2 = Al-Modlej
| الأول2 = Abeer
| الأخير3 = Farag Ali
| الأول3 = Ahmed
| صحيفة = Europhysics Letters
| المجلد = 118
| العدد = 5
| صفحة = 50008
| arxiv = 1703.10038
| bibcode = 2017EL....11850008A
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220216191644/https://www.researchgate.net/publication/315696398|تاريخ أرشيف=2022-02-16}}</ref>

هناك طرق نظرية لانتهاك الباريون بخلاف تحلل البروتون بما في ذلك تفاعلات مع تغيرات رقم الباريون و/أو رقم الليبتون بخلاف 1 (كما هو مطلوب في تحلل البروتون). تضمنت هذه الانتهاكات [[عدد باريون|''B'']] و / أو [[عدد لبتون|''L'']] بــ 2 ، أو 3 أو أرقام أخرى ، <ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| DOI = 10.1103/PhysRevD.92.045005
| عنوان = Bloch wave function for the periodic sphaleron potential and unsuppressed baryon and lepton number violating processes
| سنة = 2015
| الأخير = Tye
| الأول = S.-H. Henry
| الأخير2 = Wong
| الأول2 = Sam S. C.
| صحيفة = Physical Review D
| المجلد = 92
| العدد = 4
| صفحة = 045005
| arxiv = 1505.03690
| bibcode = 2015PhRvD..92d5005T
}}</ref> أو العكس (عامل رئيسي في [[تكوين لبتو|تكوين الليبتونات]] وتكوين الباريونات التي لا تتبع النموذج القياسي GUT).

== تكوّن الباريون ==
{{مفصلة|نشأة الباريونات}}
{{معضلات لم تحل بعد في الفيزياء|physics|Do protons [[اضمحلال نشاط إشعاعي|decay]]? If so, then what is the [[عمر النصف]]? Can [[طاقة الترابط النووي]] affect this?}}<div aria-labelledby="unsolved-label-physics" class="unsolved" role="note"><div><span class="unsolved-label" id="unsolved-label-physics">مشكلة غير محلولة في الفيزياء</span> :</div> هل [[اضمحلال نشاط إشعاعي|تتحلل]] البروتونات؟ إذا كان الأمر كذلك ، فما هو [[عمر النصف|نصف العمر]] ؟ هل يمكن [[طاقة الترابط النووي|لطاقة الربط النووية]] أن تؤثر على هذا؟<div class="unsolved-more"> [[قائمة المسائل غير المحلولة في الفيزياء|(المزيد من المشاكل التي لم تحل في الفيزياء)]]</div></div>إحدى المشاكل البارزة في الفيزياء الحديثة هي هيمنة [[مادة|المادة]] على [[مادة مضادة|المادة المضادة]] في [[فضاء كوني|الكون]] (لم تكتشف حتى الآن تجمعات مادة مضادة في أي منطقة في الكون). يبدو أن الكون ككل يمتلك كثافة رقم باريون موجبة غير صفرية – أي أن هناك "مادة " أكثر من "المادة المضادة". نظرًا لأنه يُفترض في [[علم الكون الفيزيائي|علم الكونيات]] أن الجسيمات التي نجدها قد تم تكوّنها بنفس الفيزياء التي نقيسها اليوم ، فمن المتوقع عادةً أن يكون إجمالي عدد الباريونات صفرًا ، حيث يجب تكوين المادة والمادة المضادة بكميات متساوية. وقد أدى ذلك إلى اقتراح عدد من الآليات [[كسر التناظر|لكسر التناظر]] التي تفضل تكوين مادة طبيعية (ولا تفضل تكون المادة المضادة) في ظل ظروف معينة. كان من الممكن أن يكون هذا الاختلال صغيراً بشكل استثنائي ، في حدود 1 من كل {{Val|10000000000}} جسيم في جزء صغير من الثانية بعد الانفجار العظيم ، ولكن بعد إفناء معظم المادة والمادة المضادة ، فما تبقى هي كل المادة الباريونية في الكون الحالي ، إلى جانب عدد أكبر بكثير من [[بوزون|البوزونات]] .

تكسر معظم النظريات الموحدة الكبرى بوضوح تناظر [[عدد باريون|رقم الباريون]] ، والذي من شأنه أن يفسر هذا التناقض ، وعادةً ما تستدعي تفاعلات بوساطة [[بوزونات إكس وواي|بوزونات X]] ضخمة جدًا أو [[بوزون هيغز|بوزونات هيغز]] الضخمة ({{جسيم دون ذري|Higgs boson}}). معدل حدوث هذه الأحداث تحكمه إلى حد كبير كتلة الوسيط {{جسيم دون ذري|X boson}} أو {{جسيم دون ذري|Higgs boson}}
، لذلك بافتراض أن هذه التفاعلات هي المسؤولة عن غالبية عدد الباريونات المرئية في الحاضر ، يمكن حساب الكتلة القصوى التي فوقها يكون المعدل بطيئًا جدًا لتفسير وجود المادة اليوم. تتنبأ هذه التقديرات بأن حجمًا كبيرًا من المواد سيُظهر أحيانًا تحللًا عفويًا للبروتون.

== أدلة تجريبية ==
يعد تحلل البروتون أحد التنبؤات الرئيسية للعديد من النظريات الموحدة الكبرى (GUTs) المقترحة في السبعينيات ، وهناك تنبؤ رئيسي آخر هو وجود [[أحادي القطب المغناطيسي|أقطاب مغناطيسية أحادية القطب]] . كان كلا المفهومين محور جهود الفيزياء التجريبية الرئيسية منذ أوائل الثمانينيات. حتى الآن ، فشلت جميع المحاولات لمشاهدة هذه الأحداث ؛ ومع ذلك ، فقد تمكنت هذه التجارب من تعيين حدود أقل لنصف عمر البروتون. في الوقت الحالي تأتي النتائج الأكثر دقة من كاشف [[إشعاع تشيرنكوف|إشعاع شيرنكوف]] في الماء في [[تجربة سوبر كاميوكاندي]] Super-Kamiokande في اليابان : وضع تحليل عام 2015 حدًا أدنى لنصف عمر البروتون البالغ {{val|1.67|e=34}} سنة عن طريق اضمحلال البوزيترون ، <ref name="مولد تلقائيا1">{{استشهاد بدورية محكمة
| arxiv = 1603.03568
| bibcode = 2016NuPhB.910....1B
| DOI = 10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017
| عنوان = Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs
| صحيفة = Nuclear Physics B
| المجلد = 910
| صفحة = 1
| سنة = 2016
| الأخير = Bajc
| الأول = Borut
| الأخير2 = Hisano
| الأول2 = Junji
| الأخير3 = Kuwahara
| الأول3 = Takumi
| الأخير4 = Omura
| الأول4 = Yuji
}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFBajcHisanoKuwaharaOmura2016">Bajc, Borut; Hisano, Junji; Kuwahara, Takumi; Omura, Yuji (2016). "Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs". ''Nuclear Physics B''. '''910''': 1. [[أرخايف|arXiv]]:<span class="cs1-lock-free" title="Freely accessible">[[arxiv:1603.03568|1603.03568]]</span>. [[بيب كود|Bibcode]]:[https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2016NuPhB.910....1B 2016NuPhB.910....1B]. [[معرف الغرض الرقمي|doi]]:[[doi:10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017|10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017]]. [[سيمانتك سكولر|S2CID]]&nbsp;[https://api.semanticscholar.org/CorpusID:119212168 119212168].</cite></ref> وبالمثل ، عام 2012 أعطى التحليل حدًا أدنى لنصف عمر البروتون البالغ {{val|1.08|e=34}} سنة عن طريق اضمحلال [[ميوون|الميون المضاد]] ، <ref name="Nishino">
{{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = H. Nishino
| الأخير2 = Super-K Collaboration
| مؤلف2-وصلة = Super-Kamiokande
| تاريخ = 2012
| عنوان = Search for Proton Decay via {{جسيم دون ذري|Proton+}} → {{جسيم دون ذري|Positron}}{{جسيم دون ذري|pion0}} and {{جسيم دون ذري|Proton+}} → {{جسيم دون ذري|Muon+}}{{جسيم دون ذري|pion0}} in a Large Water Cherenkov Detector
| صحيفة = [[Physical Review Letters]]
| المجلد = 102
| العدد = 14
| صفحات = 141801
| DOI = 10.1103/PhysRevLett.102.141801
| bibcode = 2009PhRvL.102n1801N
| PMID = 19392425
| arxiv = 0903.0676
}}</ref> بالقرب من تنبؤ [[تناظر فائق]] (SUSY) يبلغ 10<sup>34</sup> –10 <sup>36</sup>&nbsp;سنين.<ref>[http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/whatsnew/new-20091125-e.html "Proton lifetime is longer than 10<sup>34</sup> years"] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110716144726/http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/whatsnew/new-20091125-e.html |date=16 يوليو 2011 }}. ''www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp''. 25 November 2009.</ref> ربما تأتي نسخة مطورة للتجربة الفائقة Hyper-Kamiokande ، يكون لديها حساسية 5-10 مرات أفضل من تجربة سوبركاميوكاندي.<ref name="Bajc" />

== الدافع النظري ==
على الرغم من عدم وجود أدلة رصدية لانحلال البروتون ، فإن بعض [[النظرية الموحدة العظمى|نظريات التوحيد الكبرى]] ، مثل [[زمرة وحدوية خاصة|SU (5)]] نموذج جورجي جلاشو و SO (10) ، جنبًا إلى جنب مع المتغيرات الفائقة التناسق تتطلب ذلك. وفقًا لهذه النظريات ، يبلغ [[عمر النصف|نصف عمر]] البروتون ما بين {{10^|31}} ~ {{10^|36}} &nbsp;سنوات ويتحلل إلى [[بوزيترون]] [[بيون|وبيون]] محايد يتحلل على الفور إلى [[فوتون]]ين [[أشعة غاما|من أشعة جاما]] :
{| style="border: none; padding-left:3em; text-align:center;"
|{{جسيم دون ذري|Proton+}} &nbsp;
|  ←&nbsp;
|{{جسيم دون ذري|Positron}}
|&nbsp; +
|{{تعبير رياضي|{{جسيم دون ذري|link=yes|Pion0}}}}
|
|- style="height: 2em;"
|
|
|
|
|  └→ &nbsp;
|{{تعبير رياضي|2{{جسيم دون ذري|link=yes|Gamma}}}}
|}
نظرًا لأن [[بوزيترون|البوزيترون]] هو [[لبتون (فيزياء)|مضاد ليبتون]] ، فإن هذا الانحلال يحافظ على رقم {{بدون لف|{{mvar|[[B − L]]}}}} ، والذي يتم حفظه في معظم نظريات التوحيد الكبرى GUTs .

تتوفر انواع إضافية للتحلل (على سبيل المثال: {{بدون لف|{{جسيم دون ذري|Proton+}} ← {{تعبير رياضي| {{جسيم دون ذري|link=yes|Muon+}} }} + {{تعبير رياضي|{{جسيم دون ذري|link=yes|Pion0}} }}}}     ) ، <ref name="مولد تلقائيا2">
{{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = H. Nishino
| الأخير2 = Super-K Collaboration
| مؤلف2-وصلة = Super-Kamiokande
| تاريخ = 2012
| عنوان = Search for Proton Decay via {{جسيم دون ذري|Proton+}} → {{جسيم دون ذري|Positron}}{{جسيم دون ذري|pion0}} and {{جسيم دون ذري|Proton+}} → {{جسيم دون ذري|Muon+}}{{جسيم دون ذري|pion0}} in a Large Water Cherenkov Detector
| صحيفة = [[Physical Review Letters]]
| المجلد = 102
| العدد = 14
| صفحات = 141801
| DOI = 10.1103/PhysRevLett.102.141801
| bibcode = 2009PhRvL.102n1801N
| PMID = 19392425
| arxiv = 0903.0676
}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFH._NishinoSuper-K_Collaboration2012">H. Nishino; [[تجربة سوبر كاميوكاندي|Super-K Collaboration]] (2012). "Search for Proton Decay via <span style="white-space:nowrap;"><span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:right"><br /><br /></span>p<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">+</sup><br /><br /></span></span> → <span style="white-space:nowrap;"><span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:right"><br /><br /></span>e<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">+</sup><br /><br /></span></span><span style="white-space:nowrap;"><span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:right"><br /><br /></span>π<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">0</sup><br /><br /></span></span> and <span style="white-space:nowrap;"><span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:right"><br /><br /></span>p<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">+</sup><br /><br /></span></span> → <span style="white-space:nowrap;"><span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:right"><br /><br /></span>μ<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">+</sup><br /><br /></span></span><span style="white-space:nowrap;"><span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:right"><br /><br /></span>π<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">0</sup><br /><br /></span></span> in a Large Water Cherenkov Detector". ''[[رسائل المراجعة البدنية|Physical Review Letters]]''. '''102''' (14): 141801. [[أرخايف|arXiv]]:<span class="cs1-lock-free" title="Freely accessible">[[arxiv:0903.0676|0903.0676]]</span>. [[بيب كود|Bibcode]]:[https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2009PhRvL.102n1801N 2009PhRvL.102n1801N]. [[معرف الغرض الرقمي|doi]]:[[doi:10.1103/PhysRevLett.102.141801|10.1103/PhysRevLett.102.141801]]. [[ببمد|PMID]]&nbsp;[https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19392425 19392425]. [[سيمانتك سكولر|S2CID]]&nbsp;[https://api.semanticscholar.org/CorpusID:32385768 32385768].</cite></ref> سواء بشكل مباشر أو عند التحفيز عن طريق التفاعل مع [[أحادي القطب المغناطيسي]] المتنبأ به <abbr title="Grand Unified Theory">في نظرية التوحيدالكبرى</abbr> .<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
| الأول = B.V.
| الأخير = Sreekantan
| مؤلف-وصلة = B. V. Sreekantan
| تاريخ = 1984
| عنوان = Searches for proton decay and superheavy magnetic monopoles
| مسار = http://www.ias.ac.in/jarch/jaa/5/251-271.pdf
| صحيفة = [[Journal of Astrophysics and Astronomy]]
| المجلد = 5
| العدد = 3
| صفحات = 251–271
| DOI = 10.1007/BF02714542
| bibcode = 1984JApA....5..251S
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220815161433/https://www.ias.ac.in/jarch/jaa/5/251-271.pdf|تاريخ أرشيف=2022-08-15}}</ref> على الرغم من أن هذه العملية لم تتم مشاهدتها من الناحية التجريبية ، إلا أنها تقع في نطاق قابلية الاختبار التجريبية للكاشفات الكبيرة الحجم  المخطط لها في المستقبل بمقياس المليون طن. تتضمن هذه الكواشف Hyper-Kamiokande .

[[النظرية الموحدة العظمى|نظريات التوحيد الكبرى]] المبكرة (GUTs) مثل نموذج Georgi-Glashow ، والتي كانت أول النظريات المتسقة التي تشير إلى تحلل البروتون ، افترضت أن نصف عمر البروتون سيكون {{10^|31}}  سنة على الأقل&nbsp;. مع إجراء المزيد من التجارب والحسابات في التسعينيات ، أصبح من الواضح أن نصف عمر البروتون لا يمكن أن يكون أقل من {{10^|32}} &nbsp;سنة. تشير العديد من الكتب من تلك الفترة إلى هذا الرقم لوقت الاضمحلال المحتمل للمادة الباريونية. دفعت الاكتشافات الحديثة الحد الأدنى من عمر النصف للبروتون إلى {{10^|34}}  ~ {{10^|35}}  سنة على الأقل&nbsp; ، مع استبعاد أبسط نظريات التوحيد الكبرى  GUTs (بما في ذلك الحد الأدنى من SU (5) / Georgi-Glashow) ومعظم النماذج الغير SUSY. يُحسب الحد الأقصى لعمر البروتون (إذا كان غير مستقر) عند {{بدون لف|6 × {{10^|39}} years,}} وهو حد ينطبق على نماذج SUSY ، <ref name="Nath-Perez-2007">
{{استشهاد بدورية محكمة
| الأول = Pran
| الأخير = Nath
| الأول2 = Pavel
| الأخير2 = Fileviez Pérez
| سنة = 2007
| عنوان = Proton stability in grand unified theories, in strings and in branes
| صحيفة = Physics Reports
| المجلد = 441
| العدد = 5–6
| صفحات = 191–317
| arxiv = hep-ph/0601023
| bibcode = 2007PhR...441..191N
| DOI = 10.1016/j.physrep.2007.02.010
}}</ref> مع حد أقصى (أدنى) لـ GUTs الغير SUSY عند {{بدون لف|1.4 × {{10^|36}} years.}} <ref name="Nath-Perez-2007" /> سنة  (part 5.6)

على الرغم من أن هذه الظاهرة يشار إليها باسم "اضمحلال البروتون" ، إلا أن التأثير يمكن رؤيته أيضًا في [[نيوترون|النيوترونات]] المرتبطة داخل نوى الذرة. من المعروف بالفعل أن النيوترونات الحرة - تلك التي ليست داخل نواة ذرية - تتحلل إلى بروتونات (وإلكترون ومضاد نيوترينو) في عملية تسمى [[اضمحلال بيتا|تحلل بيتا]] . النيوترونات الحرة لها [[عمر النصف|عمر نصف]] 10&nbsp;دقيقة ( {{Val|610.2|0.8}} ) <ref name="RPP">
{{استشهاد بدورية محكمة
| الأول = K. A.
| الأخير = Olive
| إظهار المؤلفين = etal
| تاريخ = 2014
| عنوان = Review of Particle Physics – {{mvar|N}} Baryons
| مسار = http://pdg.lbl.gov/2015/tables/rpp2015-sum-baryons.pdf
| صحيفة = [[Chinese Physics C]]
| المجلد = 38
| العدد = 9
| صفحة = 090001
| DOI = 10.1088/1674-1137/38/9/090001
| arxiv = astro-ph/0601168
| bibcode = 2014ChPhC..38i0001O
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221007162709/https://pdg.lbl.gov/2015/tables/rpp2015-sum-baryons.pdf|تاريخ أرشيف=2022-10-07}}
</ref> بسبب [[قوة نووية ضعيفة|ضعف التفاعل]] . النيوترونات المقيدة داخل نواة لها عمر نصفي أطول بكثير - يبدو أنه كبير مثل عمر البروتون.

== الأعمار المتوقعة للبروتون ==
{| class="wikitable"
!فئة النظرية
! عمر البروتون (سنوات) <ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = Bueno
| الأول = Antonio
| الأخير2 = Melgarejo
| الأول2 = Antonio J
| الأخير3 = Navas
| الأول3 = Sergio
| الأخير4 = Dai
| الأول4 = Zuxiang
| الأخير5 = Ge
| الأول5 = Yuanyuan
| الأخير6 = Laffranchi
| الأول6 = Marco
| الأخير7 = Meregaglia
| الأول7 = Anselmo
| الأخير8 = Rubbia
| الأول8 = André
| تاريخ = 2007-04-11
| عنوان = Nucleon decay searches with large liquid Argon TPC detectors at shallow depths: atmospheric neutrinos and cosmogenic backgrounds
| مسار = http://stacks.iop.org/1126-6708/2007/i=04/a=041?key=crossref.289d2df8e7c5228ed3c2136a08194b62
| صحيفة = Journal of High Energy Physics
| المجلد = 2007
| العدد = 4
| صفحات = 041
| DOI = 10.1088/1126-6708/2007/04/041
| issn = 1029-8479
| arxiv = hep-ph/0701101
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20221211204614/https://stacks.iop.org/1126-6708/2007/i=04/a=041?key=crossref.289d2df8e7c5228ed3c2136a08194b62|تاريخ أرشيف=2022-12-11}}</ref>
! استبعد تجريبيا؟
|-
| Minimal SU (5) ( Georgi-Glashow )
| 10 <sup>31</sup>        إلى  10<sup>30</sup>
|-
| الحد الأدنى من [[تناظر فائق|SUSY]] SU (5)
| 10 <sup>28</sup>            إلى 10 <sup>32</sup> 
|-
| [[جاذبية فائقة|شوجرا]] سو (5)
| 10 <sup>32</sup>    إلى  10<sup>34</sup> 
|-
| سوزي سو (10)
| 10 <sup>32</sup>  إلى 10<sup>35</sup>    
|-
| سوزي سو (5) ( [[النموذج المعياري فائق التناظر الأدنى|MSSM]] )
| ~ 10 <sup>34</sup> 
|-
| SUSY SU (5) -   (في  5 أبعاد)
| 10 <sup>34</sup>    إلى  10 <sup>35</sup>
|-
| سوزي  سو(10)    MSSM G (224)
| 2 · 10<sup>34</sup> 
|-
| الحد الأدنى (أساسي) SO (10) - غير بسيط
| ~ 10 <sup>35</sup> (أقصى مدى) 
|-
| مقلوب SU (5) (MSSM)
| 10 <sup>36</sup>  10   إلى <sup>35</sup>
|}
يمكن تقدير عمر البروتون في الفانيليا SU (5) بسيط <math>\tau_p\sim\frac{M_X^4}{m_p^5}</math> .<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = Chanowitz
| الأول = Michael S.
| الأخير2 = Ellis
| الأول2 = John
| الأخير3 = Gaillard
| الأول3 = Mary K.
| عنوان = The price of natural flavour conservation in neutral weak interactions
| صحيفة = Nuclear Physics B
| تاريخ = 3 October 1977
| المجلد = 128
| العدد = 3
| صفحات = 506–536
| DOI = 10.1016/0550-3213(77)90057-8
| issn = 0550-3213
| bibcode = 1977NuPhB.128..506C
| مسار = http://cds.cern.ch/record/878518
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220216232621/http://cds.cern.ch/record/878518|تاريخ أرشيف=2022-02-16}}</ref> GUTs فائقة التماثل مع مقاييس إعادة التوحيد حول {{تعبير رياضي|µ ~}}&nbsp;{{Val|2e16}}ينتج {{Val|2e16}} عمرًا يبلغ حوالي 10 <sup>34</sup>&nbsp;عام ، تقريبًا الحد الأدنى التجريبي الحالي.

== عوامل الاضمحلال ==

=== عوامل تحلل البروتون في 6 ابعاد ===
في 6 ابعاد لتحلل البروتون تستخدم العوامل   <math>\frac{qqql}{\Lambda^2}</math> و <math>\frac{d^c u^c u^c e^c}{\Lambda^2}</math> و <math>\frac{\overline{e^c}\overline{u^c}qq}{\Lambda^2}</math> و <math>\frac{\overline{d^c}\overline{u^c}ql}{\Lambda^2}</math>  حيث  <math>\Lambda</math> هو مقياس القطع للنموذج [[نظرية النموذج المعياري|القياسي]] . كل تلك العوامل  ينتهك كلاً من [[عدد باريون|رقم الباريون]] ( ''B'' ) [[عدد لبتون|ورقم ليبتون]] ( ''L'' ) ولكن لا تنتهك  المجموعة" B-L".

في نموذج التوحيد الكبير  "Grand Unified Theory "GUT ، فإن تبادل [[بوزونات إكس وواي|X أو Y&nbsp;بوزون]] ذوي كتلة Λ يمكن أن يؤدي  إلى قمع  العاملين الأخيرين  بواسطة <math>\frac{1}{\Lambda_{GUT}^2}</math> . وتبادل ثلاثي هيغز بالكتلة ''<math>M</math>'' يمكن أن يؤدي إلى قمع جميع العوامل بواسطة <math>\frac{1}{M^2}</math> . انظر مشكلة الانقسام الثنائي إلى الثلاثي .<gallery caption="Proton decay. These graphics refer to the [[بوزونات إكس وواي|X bosons]] and [[بوزون هيغز]]s." widths="250px" heights="300px" perrow="3">
ملف:Proton decay2.png|البعد 6 اضمحلال البروتون بوساطة '''X boson (3،2) {{su|b=−{{كسر مائل|5|6}}}}'''
ملف:proton decay3.svg|البعد 6 اضمحلال البروتون بوساطة '''X boson (3،2){{su|b={{كسر مائل|1|6}}}}'''
ملف:proton decay4.svg|البعد 6 اضمحلال البروتون بوساطة '''ثلاثي هيغز تي (3،1) {{su|b=−{{كسر مائل|1|3}}}}'''
</gallery>

=== عوامل اضمحلال البروتون في 5 أبعاد ===
في الامتدادات [[تناظر فائق|فائقة التناظر]] (مثل [[النموذج المعياري فائق التناظر الأدنى|MSSM]] ) ، يمكننا أيضًا أن يكون لدينا مشغلات ذات أبعاد 5 تتضمن فرميونين واثنين من [[سفرميون|الفرميونات]] الناتجة عن تبادل [[Tripletino|ثلاثي]] الكتلة ''M.'' ثم تتبادل النبتات [[غوجينو|gaugino]] أو [[هيكزينو|Higgsino]] أو [[غرافيتينو|gravitino]] تاركة فرميونين. يحتوي [[مخطط فاينمان|مخطط Feynman]] الكلي على حلقة (ومضاعفات أخرى بسبب فيزياء التفاعل القوي). يتم قمع معدل الاضمحلال بواسطة <math>\frac{1}{M M_\text{SUSY}}</math> حيث ''M'' <sub>SUSY</sub> هو مقياس كتلة [[نظير فائق|الشركاء الفائقين]] .

=== عوامل اضمحلال البروتون البعد 4 ===
[[ملف:R-parity_violating_decay.svg|يسار|إطار]]
في حالة عدم وجود تكافؤ المادة ، يمكن أن تؤدي الامتدادات فائقة التناظر للنموذج القياسي إلى ظهور العامل الأخير الذي تم قمعه بواسطة المربع العكسي لكتلة كوارك [[سفرميون|sdown]] . هذا يرجع إلى عوامل البعد 4  للمعامل: ({{جسيم دون ذري|Quark}} {{جسيم دون ذري|Lepton}} {{جسيم دون ذري|Down squark}}  <sup>c</sup> ؛ والمعامل {{جسيم دون ذري|Up quark}}   <sup>c</sup> {{جسيم دون ذري|Down quark}} 
 <sup>c</sup> {{جسيم دون ذري|Down squark}}  <sup>c</sup> .

يتم قمع معدل اضمحلال البروتون فقط بواسطة <math>\frac{1}{M_\text{SUSY}^2}</math> وهو سريع جدًا ما لم تكن أدوات التوصيل صغيرة جدًا.

== المراجع ==
{{مراجع}}
{{روابط شقيقة|commons=Proton decay}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|تقانة نووية}}

== قراءة متعمقة ==

* {{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = C. Amsler
| الأخير2 = Particle Data Group
| مؤلف2-وصلة = Particle Data Group
| تاريخ = 2008
| عنوان = Review of Particle Physics – ''N'' Baryons
| مسار = http://pdg.lbl.gov/2008/tables/rpp2008-tab-baryons-N.pdf
| صحيفة = [[Physics Letters B]]
| المجلد = 667
| العدد = 1
| صفحات = 1–6
| DOI = 10.1016/j.physletb.2008.07.018
| bibcode = 2008PhLB..667....1A
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220216232729/https://pdg.lbl.gov/2008/tables/rpp2008-tab-baryons-N.pdf|تاريخ أرشيف=2022-02-16}}
* {{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = K. Hagiwara
| الأخير2 = Particle Data Group
| مؤلف2-وصلة = Particle Data Group
| تاريخ = 2002
| عنوان = Review of Particle Physics – ''N'' Baryons
| مسار = http://pdg.lbl.gov/2002/bxxxn.pdf
| صحيفة = [[Physical Review D]]
| المجلد = 66
| العدد = 1
| صفحة = 010001
| DOI = 10.1103/PhysRevD.66.010001
| bibcode = 2002PhRvD..66a0001H
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220727043301/http://pdg.lbl.gov/2002/bxxxn.pdf|تاريخ أرشيف=2022-07-27}}
* {{استشهاد بكتاب
| عنوان = The Five Ages of the Universe : Inside the Physics of Eternity
| مؤلف = F. Adams
| isbn = 978-0-684-86576-8
| تاريخ = 2000-06-19
| مؤلف2 = G. Laughlin
}}
* {{استشهاد بكتاب
| عنوان = Atom : An Odyssey from the Big Bang to Life on Earth
| مؤلف = L.M. Krauss
| سنة = 2001
| isbn = 978-0-316-49946-0
| مسار = https://archive.org/details/atomodysseyfromt00krau
| التسجيل = registration
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200818131054/https://archive.org/details/atomodysseyfromt00krau|تاريخ أرشيف=2020-08-18}}
* {{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = D.-D. Wu
| الأخير2 = T.-Z. Li
| عنوان = Proton decay, annihilation or fusion?
| صحيفة = [[Zeitschrift für Physik C]]
| المجلد = 27
| العدد = 2
| صفحات = 321–323
| DOI = 10.1007/BF01556623
| bibcode = 1985ZPhyC..27..321W
| سنة = 1985
}}
* {{استشهاد بدورية محكمة
| الأخير = P. Nath
| الأخير2 = P. Fileviez Perez
| تاريخ = 2007
| عنوان = Proton stability in grand unified theories, in strings and in branes
| صحيفة = [[Physics Reports]]
| المجلد = 441
| العدد = 5–6
| صفحات = 191–317
| DOI = 10.1016/j.physrep.2007.02.010
| arxiv = hep-ph/0601023
| bibcode = 2007PhR...441..191N
}}

== روابط خارجية ==

* [http://hep.bu.edu/~superk/pdk.html اضمحلال البروتون في سوبر كاميوكاندي]
* [http://www-personal.umich.edu/~jcv/imb/imb.html التاريخ المصور لتجربة IMB]
*

[[تصنيف:العلم في 1967]]
[[تصنيف:النظرية الموحدة العظمى]]
[[تصنيف:فيزياء ما وراء النموذج المعياري]]
[[تصنيف:فيزياء نووية]]
[[تصنيف:بروتون]]
[[تصنيف:صفحات بترجمات غير مراجعة]]