Ποιος είναι ο χρόνος ζωής του ηλεκτρονίου;

Η πιο ακριβής μέτρηση του χρόνου ζωής του ηλεκτρονίου δείχνει ότι είναι μεγαλύτερη από 6.6 × 1028 χρόνια, ένα χρονικό διάστημα που είναι πεντάκις εκατομμύρια φορές η ηλικία του σύμπαντος!

Αυτό είναι το συμπέρασμα των φυσικών που συμμετέχουν στο πείραμα Borexino στην Ιταλία. Στο πείραμα αυτό διερευνήθηκε, η πιθανότητα διάσπασης του ηλεκτρονίου σε ένα φωτόνιο και ένα νετρίνο, μια διαδικασία που παραβιάζει την αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου και μας οδηγεί σε άγνωστα μονοπάτια της φυσικής, πέρα ​​από το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Το ηλεκτρόνιο είναι ο ελαφρύτερος φορέας του αρνητικού ηλεκτρικού φορτίου που είναι γνωστός στους φυσικούς. Αν αυτό διασπάται, τότε σύμφωνα με την αρχή διατήρησης της ενέργειας η διαδικασία αυτή θα περιλαμβάνει την παραγωγή σωματιδίων με μικρότερη μάζα, όπως τα νετρίνα. 

Αλλά όλα τα σωματίδια με μάζες μικρότερες από αυτή του ηλεκτρονίου δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, οπότε το φορτίο του ηλεκτρονίου πρέπει να «εξαφανιστεί» κατά τη διάρκεια της υποθετικής διάσπασής του. Αυτό παραβιάζει την αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου, που αποτελεί μια θεμελιώδη αρχή της φυσικής.  Γιαυτό η ανακάλυψη της διάσπασης του ηλεκτρονίου θα οδηγούσε σε νέες θεωρίες.

Η έρευνα για τη διάσπαση των ηλεκτρονίων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του ανιχνευτή Borexino, που έχει σχεδιαστεί κυρίως για την ανίχνευση νετρίνων.

Βρίσκεται κάτω από ένα βουνό στο Gran Sasso στην Ιταλία για να προστατεύεται από την κοσμική ακτινοβολία και περιέχει 300 τόνους υγρού σπινθηριστή που περιβάλλεται από το 2212 φωτοπολλαπλασιαστές.

Κυνήγι φωτονίων

Οι φυσικοί του Borexino επικεντρώθηκαν σε μια συγκεκριμένη υποθετική διαδικασία διάσπασης του ηλεκτρονίου, σε νετρίνο ηλεκτρονίου και ενός φωτονίου με ενέργεια 256 keV.

Έτσι, αναζήτησαν σε όλα τα δεδομένα που καταγράφηκαν στον ανιχνευτή από τον Ιανουάριο 2012 μέχρι τον Μάιο του 2013, σήματα φωτονίων ενέργειας 256 keV. Για να γίνει αυτό, έπρεπε πρώτα να αφαιρεθούν τα σήματα που προκαλούνται από μια σειρά άσχετων διαδικασιών στον ανιχνευτή και παράγουν παρόμοιες ποσότητες φωτός όπως τα φωτόνια 256 keV. Πρόκειται για τις ραδιενεργές διασπάσεις των διαφόρων ισοτόπων στον ανιχνευτή, καθώς καθώς επίσης και το φως που παράγεται από τις συγκρούσεις των νετρίνων για τα οποία ο Borexino σχεδιάστηκε να ανιχνεύει.

Παίρνοντας υπόψη τα σήματα υποβάθρου οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι δεν υπήρξαν διασπάσεις ηλεκτρονίων κατά την διάρκεια των 408 ημερών λειτουργίας του πειράματος.

Δεδομένου ότι στο εσωτερικό του ανιχνευτή Borexino  περιέχεται τεράστιος αριθμός ηλεκτρονίων (περίπου 1032), σε συνδυασμό με το γεγονός ότι δεν παρατηρήθηκαν διασπάσεις ηλεκτρονίων στο παραπάνω χρονικό διάστημα παρατήρησης, ήταν δυνατόν να προσδιοριστεί μια ελάχιστη τιμή για τη μέση διάρκεια ζωής του ηλεκτρονίου, τ≥6.6×1028  έτη. Η τιμή αυτή είναι 100 φορές μεγαλύτερη από ό, τι το προηγούμενο κατώτερο όριο των 4,6 × 1026 ετών. Αυτό μετρήθηκε το 1998 από τον πρόδρομο του τωρινού ανιχνευτή Borexino.

Σύμφωνα με τον Gianpaolo Bellini, μέλος της ομάδας του Borexino, αν μειωθεί κι άλλο η ακτινοβολία υποβάθρου στον ανιχνευτή, τότε το ελάχιστο όριο θα μπορούσε να ξεπεράσει την τιμή  1031 yr. Επισημαίνει ότι ο ανιχνευτής Borexino θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί επίσης για την αναζήτηση διασπάσεων στο «αόρατο κανάλι» σύμφωνα με το οποίο ένα ηλεκτρόνιο μετατρέπεται σε τρία νετρίνα, ή θα μπορούσε ακόμη και να αναζητήσει την «εξαφάνιση» ενός ηλεκτρονίου σε επιπλέον διαστάσεις!

πηγή: physicsworld.com – http://arxiv.org/pdf/1509.01223v2.pdf  physicsgg.me
26/1/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου