Вечность протона и нестабильность антипротона - 2.
Физики организовали несколько крупномасштабных экспериментов, в ходе которого предполагалось наблюдать распад хотя бы единичных протонов. Поскольку вспышки так называемого черенковского излучения, которые и сигнализируют об образовании новых частиц (в том числе, в результате распада протона), могут быть вызваны космическими лучами, было решено проводить эксперимент глубоко под землёй. Детектор IMB (Irvin-Michigan-Brookhaven) разместился в выработках бывших соляных копей на берегу озера Эри в штате Огайо. Здесь 7000 тонн воды были окружены 2048 фотоумножителями. Параллельно в Японии группа учёных Токийского университета и ряда других научных организаций в подземной лаборатории Камиока создала детектор Камиоканде (Кamiokande — Кamioka Nucleon Decay Experiment), где 3000 тонн воды просматривались 1000 фотоумножителями. Однако к концу 80-х годов ни одного случая распада протона зафиксировано не было. В 1995 году коллаборация Камиоканде построила новый детектор, увеличив массу воды до 50 000 тонн (Super-Kamiokande). Наблюдения на этом детекторе продолжаются по сей день, но результат поисков распада протона на достигнутом уровне чувствительности по-прежнему отрицателен.
Кроме распада на пион и позитрон (текущее ограничение на время жизни по этому каналу, как отмечено выше, составляет 8,2·10^33 лет), выполнялись экспериментальные поиски свыше 60 других вариантов каналов распада, как для протона, так и для нейтрона (в последнем случае имеется в виду не стандартный бета-распад нейтрона, а распад с несохранением барионного числа, например n→μ+π-). Поскольку предпочтительный канал распада, вообще говоря, неизвестен, устанавливаются также экспериментальные нижние ограничения на время жизни протона независимо от канала распада. Лучшее из них на текущий момент равно 1,1·10^26 лет.
Хотя ожидается, что времена жизни протона и антипротона одинаковы, были получены экспериментальные нижние ограничения на время жизни антипротона. Они значительно уступают ограничениям на время жизни протона: лучшее ограничение — лишь порядка 10^7 лет.
Таким образом, установлено, что протон как минимум в 1000 раз стабильнее, чем это предсказано в минимальной SU(5)-теории Глэшоу и Джорджи.
Другими словами необходимо признать, что по крайней мере протон можно считать практически вечным, несмотря даже на то, что если его реальное время жизни и не равно строго бесконечности, но это для современных физических теорий это уже не играет никакого существенного значения.
Следует однако отметить, что в действительности наблюдается полная барионная ассиметрия вселенной, то-есть антивещество фактически нигде ненаблюдаемо и не обнаружено. Можно отметить что первым гипотезу гипотезу о барионной асимметрии Вселенной высказал академик Сахаров, который кстати и первым высказал предположение о нестабильности протона. На самом деле некая ассиметрия, хотя и очень незначительная, между веществом и веществом была действительно обнаружена в целом ряде опытов. При этом было установлено, что время жизни античастиц всегда оказывалось по крайней мере не больше времени жизни частиц вещества. Реально это означает что времена жизни античастиц всегда, но очень незначительно меньше времени жизни частиц вещества. Другими словами, если для протона экспериментально установлена нижняя граница времени жизни 8,2·10^33 лет, то в реально его время жизни существенно больше. Отсюда можно предположить, что скорее всего для антипротона время его жизни не должно быть больше 8,2·10^33 лет, но в то же время только незначительно от него отличаться.
Однако отсюда следует, что для формирования видимой барионной асимметрии Вселенной требуется асимптотическое бесконечное время Tба > Tp- > 10^30 лет, которое на много порядков превосходит время большого взрыва и возраст расширяющейся вселенной. Таким образом получается, что стабильность протона полностью опровергает гипотезу расширяющейся в результате большого взрыва вселенной, имеющей возраст всего около 13,7 миллиарда лет.
