Quelle est la durée de vie maximale des protons autorisée par le modèle standard?

Schroeder

Quelle est la durée de vie maximale des protons autorisée par le modèle standard?


Une certaine quantité de désintégration du proton est-elle nécessaire dans le modèle standard ou est-il possible que la durée de vie du proton soit infinie?

Qmécanicien ♦

Ehm, le proton est stable selon le modèle standard .

Réponses


 SAS

Pour répondre à votre question, permettez-moi d’abord de me concentrer sur la première partie « Une certaine désintégration du proton est-elle nécessaire dans le modèle standard (SM)? » .

==> Eh bien, la désintégration du proton ou tout autre processus est la conséquence d’un modèle particulier, car jusqu’à présent la désintégration du proton n’est pas observée expérimentalement dans la nature, il n’est donc certainement pas nécessaire de l’intégrer dans le SM . Le SM et de nombreuses extensions de celui-ci ont une désintégration du proton, mais le taux de désintégration peut varier considérablement en fonction des détails du modèle.

Permettez-moi maintenant de passer à la deuxième partie de la question * « est-il possible que la durée de vie du proton soit infinie (en SM)? » * .

==> Vous savez probablement déjà que le SM a un

U B ( 1 )

symétrie globale, où

B

est le nombre de baryons . La conséquence de cette symétrie est, le baryon le plus léger, qui est le proton est absolument stable et c’est pourquoi la durée de vie du proton est l’infini.

Mais notez que cela est valable au niveau classique. Lorsque les effets quantiques sont pris en compte, ce n’est pas vrai. Les effets quantiques brisent la conservation du nombre de baryons du SM . Cela se fait par les effets d’instanton non perturbatifs. Pour des détails techniques, voir par exemple http://ccdb5fs.kek.jp/cgi-bin/img/allpdf?198912167 . Au niveau quantique, le courant baryonique n’est pas conservé et on peut calculer pour montrer que de tels processus non perturbatifs ont conduit à la fois à des violations du nombre de baryons et de leptons (

Δ B = Δ L = 3

; L = nombre de leptons) avec un taux qui est supprimé par un facteur de

dix 173

.

Donc, en fin de compte, dans le SM , au niveau classique, le proton est absolument stable. Mais le proton peut se désintégrer en raison d’effets quantiques, mais la durée de vie est extrêmement longue mais pas infinie.

Schroeder

C’est à peu près ce à quoi je m’attendais; la question est alors: quelle taille?

SAS

J’ai déjà mentionné l’énorme facteur de suppression, mais maintenant vous demandez le nombre exact de durée de vie des protons. Je suppose donc que vous savez déjà calculer la durée de vie. Supposons que vous le fassiez. Ainsi, la désintégration du proton est causée par des opérateurs de dimension 6 qui sont fabriqués à partir de la combinaison de 3 quarks et d’un lepton du SM. Pour cette raison, dans le calcul de l’amplitude des processus qui conduisent à la désintégration des protons, les couplages Yukawa entrent en jeu.

SAS

Ce qui signifie que l’on a besoin de connaître les détails des matrices de couplage Yukawa pour calculer précisément la durée de vie du proton. Vous devez savoir que dans le SM, les couplages Yukawa sont des paramètres complètement arbitraires et c’est pourquoi vous ne pouvez pas le calculer. Mais si vous supposez que le secteur de Yukawa a une structure similaire à celle des autres théories où ces matrices sont connues, alors seulement vous pouvez comparer les deux résultats. Et ce facteur de suppression supplémentaire vous dira alors combien de temps durerait la désintégration du proton par rapport aux autres modèles.

SAS

Rappelez-vous, j’évite beaucoup de détails techniques, les choses ne sont pas aussi simples que j’essaye de les faire.

Schroeder

Le lien a pourri. Pourriez-vous s’il vous plaît poster une référence durable?

 

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