Новости науки 19.10.01 Что происходит с протоном в шестимерном пространстве

Ученых давно волнует вопрос, почему протон настолько стабильная элементарная частица. Действительно, законы сохранения энергии и электрического заряда выводятся из вполне известных свойств нашего мира и потому они — вполне уважаемые законы, нарушать которые не следует. Но почему сохраняется такое искусственно введенное число как барионный заряд? Что же мешает распадаться протону? В недавней работе, вышедшей в Phys.Rev.Lett., предлагается новое решение этой проблемы.

Авторы работы [T.Appelquist et al., Phys.Rev.Lett. 87, 181802 (2001)] изучают свойства кварковых и лептонных полей в шестимерном мире (два дополнительных пространственных измерения будут потом свернуты известным способом). Рассматривая различные типы эффективного взаимодействия полей, сохраняющие 6-мерную Лоренц инвариантность и калибровочные симметрии Стандартной Модели, авторы приходят к выводу, что операторы, нарушающие барионное число (то есть, переводящий кварки в лептоны), обязаны иметь размерность 15 и выше. Связано это с тем, что такие операторы должны включать как минимум три кварковых и три лептонных поля, что и определяет такую высокую "массовую" размерность оператора.

Поскольку эффективное действие имеет массовую размерность 4, "излишняя" размерность операторов должна компенсироваться неким энергетическим параметром: масштабом, при котором низкоэнергетическое разложение (каковым, в сущности, и является эффективное действие) начинает нарушаться. Высокая степень этого параметра в знаменателе и приводит к естественному (по крайней мере, в рамках этой конструкуции) подавлению переходов с нарушением барионного числа. Неудивительно, что благодаря этому авторы получили предсказания на время жизни протона, превосходящее экспериментально установленную на сегодняшний день верхнюю границу.

Интересно, что доминирующим распадом протона в этой конструкции является не тривиальный p -> e⁺p⁰, а 5-частичный распад p -> ep⁺p⁺nn (d-кварк переходит в два анти-d и три лептона). Такие распады пока специально не искались в экспериментах.

На мой взгляд, статус этой работы понятен. Дан еще один пример того, что может быть, но неизвестно, имеет ли эта конструкция отношение к тому, что есть в Природе. Идея работы сама по себе очень интересна, но, по-моему, окончательно проблема протона будет решена не в рамках низкоэнергетического метода эффективного действия, а посредством пострения фундаментально теории нового поколения.

перейти к началу страницы