Может ли умереть элементарная частица?

И так, шаг за шагом, они дошли до элементарных частиц, которые не имеют составных частей. Многих интересует вопрос: являются ли эти частицы вечными? И если нет, то как долго они могут жить?

Являются ли элементарные частицы вечными?

В квантовом мире частицы являются одновременно и волнами. Например, электромагнитные волны — это фотоны, звуковые волны — фононы и т.д. поэтому и рассматривать их жизнь стоит аналогично волнам.

Рассмотрим сначала жизнь обычных волн на примере гитарной струны и звука. Струна вибрирует и создаёт звуковые волны, которые распространяются в воздухе. Но колебания струны не длятся вечно и со временем затухают, это связано с тем, что энергия, изначально переданная струне, постепенно расходуется. Она переходит в энергию вибрации молекул воздуха, то есть в энергию звуковых волн, а также расходуется на преодоление трения. Такое преобразование энергии называют рассеянием, и происходит оно потому, что вибрирующая струна взаимодействует с другими объектами.

Если же частицы это волны, то они тоже способны рассеиваться, то есть «распадаться». Согласно стандартной модели — теории описывающей все частицы и их взаимодействия, некоторые элементарные частицы могут распадаться на две-четыре более лёгкие частицы. Человеку непосвящённому покажется странным, что частицы, которые не имеют составных частей распадаются, но это лишь потому, что слова распад в физике частиц имеет несколько более широкое значение, чем в обычной жизни. Элементарные частицы не разваливаются на составные части, а превращаются в несколько других частиц, этот процесс тоже называют распадом и его можно считать концом жизни элементарной частицы.

Как долго живут элементарные частицы?

Физики разделяют все частицы на нестабильные, которые распадаются очень быстро, и стабильные, которые не распадаются или распадаются крайне медленно и могут жить дольше, чем наша Вселенная.

Нестабильные частицы в среднем живут от 10^-24 секунды до нескольких минут, стабильные же должны жить вечно, однако, касательно некоторых из них есть гипотезы о распаде за время, значительно превышающее возраст Вселенной, и поскольку их распад подтвердить пока не удалось, их относят к стабильным частицам. Таким образом, некоторые элементарные частицы являются смертными, а некоторые, потенциально могут жить вечно.