Сколько всё существует и вечна ли Вселенная? А сколько оно ещё просуществует после Большого взрыва? Даже если принять, что теория, которая есть сегодня, правильная, то во многом время жизни материи и самой Вселенной может описать срок существования самого атома и тут всё очень интересно!
Давайте начнём с простого. Все ли атомы будут существовать вечно? Понятно, что слово "вечно" для физики весьма условно, но давайте сопоставлять это с термином "невероятно долго". Ответ - нет.
Некоторые атомы будут стабильными, а некоторые нет. Стабильные атомы или стабильные изотопы не распадаются без внешнего воздействия. Как это работает?
Мы помним, что атом состоит из ядра, вокруг которого располагаются электроны. Само ядро тоже составное и включает в свою конструкцию протоны и нейтроны.
Протоны склеены друг с другом посредством сильного взаимодействия. Нейтроны компенсируют поведение протонов.
Внутри атома есть электростатическое отталкивание (сила Кулона) - протоны заряжены положительно, поэтому они отталкиваются друг от друга. Чем больше протонов в ядре - тем сильнее это отталкивание. И есть сильное ядерное взаимодействие. Действует между всеми нуклонами (и протонами, и нейтронами). Оно короткодействующее, но очень мощное. Именно оно склеивает ядро.
Устойчивость ядра определяется тем, кто победит: сильное взаимодействие или кулоновское отталкивание.
Некоторые комбинации протонов и нейтронов настолько устойчивы, что их ядро не имеет энергетически выгодного пути распада. Это и будут стабильные изотопы.
Например, это водород-1 (один протон), гелий-4 (2 протона + 2 нейтрона, идеальная коробочка), углерод-12, кислород-16, железо-56 (особо прочное, один из «конечных продуктов» звездных реакций).
Они могут существовать сколь угодно долго — пока не вмешается внешнее воздействие (например, столкновение с частицей высокой энергии).
Напротив, мы знаем про нестабильные изотопы, которые сами разваливаются и и испускают всякую гадость.
Причём тут протоны?
Если вы правильно увидели акценты в начале материала, то заметили, что есть некоторые конфигурации вещества, которые должны жить вечно. Получается, что существуют бессмертные элементы? Особенно интересен тут водород-1.
Хм, ну всё бы неплохо и это так, но современные представления подразумевают, что и сам протон где-то глубоко в теории может распадаться. Сколько же живёт этот протон?
Как мы хорошо знаем, современная физика пошла дальше строения ядра атома и заглянула вглубь самого протона. Удивительно, но внутри ученых ожидала очередная матрёшка, созданная по образу и подобию. Протон (как и нейтрон) сам состоит из кварков.
Получается, что логика с распадом вполне может повториться на уровне протона, а время его жизни во много может измерять а сколько вообще может просуществовать вещество. Неправильное восприятие этой проблем расставляет ложные акценты и ученые понимают реальность искаженно.
Откуда взялась вся эта путаница и в чём проблема?
Если исчезнут протоны, то исчезнет и вся обычная материя: камни, вода, тела, звёзды и всё вокруг. Современная теория элементарных частиц утверждает что протон абсолютно стабилен. В ней просто нет механизма, который позволил бы протону распадаться. Сильное взаимодействие сохраняет так называемое барионное число - квантовое "правило сохранения", которое запрещает превращение протона в другие частицы.
Но некоторые теории, выходящие за рамки Стандартной модели, например Великое объединение, допускают, что протон всё же может распадаться. Очень редко, но всё же.
Современные эксперименты ищут следы такого распада. Пока ни одного подтверждения не найдено. Занятно, что оценка делается по принципу большой выборки - берут огромное количество протонов и следят за их поведением, полагая, что среди этого множества один будет где-то на подходе.
Срок существования протона на самом деле вопрос о судьбе всего сущего. Если протон действительно бессмертен, то частицы, из которых мы сделаны, будут существовать дольше любых звёзд и галактик. Если же у него всё же есть срок годности, пусть и немыслимо длинный, то сама основа материи в итоге растворится в космической пустоте.
👉 Обязательно посмотрите моё видео на эту тему. К сожалению, на дзен теперь выкладывать не могу.
Хочется помочь проекту, но нет возможности купить премиум? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️. Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями