Warum kann ein Proton zerfallen?

Im Standardmodell der Teilchenphysik gelten Protonen als stabil, was bedeutet, dass sie nicht spontan zerfallen sollten. Jedoch deuten einige Erweiterungen dieses Modells darauf hin, dass Protonen *theoretisch* über sehr, sehr lange Zeiträume hinweg zerfallen könnten. Die Große Vereinheitlichte Theorie (GUT) ist eine solche Erweiterung, die versucht, elektromagnetische Kräfte, schwache Kernkräfte und starke Kernkräfte zu vereinheitlichen. Einige GUT-Modelle sagen voraus, dass Protonen in bestimmten Bedingungen zerfallen könnten. Experimente zur Suche nach Protonenzerfällen sind extrem anspruchsvoll, da solche Zerfälle äußerst selten wären. Detektoren, oft in tiefen unterirdischen Labors platziert, überwachen große Mengen Materie auf der Suche nach den charakteristischen Anzeichen eines Protonenzerfalls. Bisherige Experimente haben keine eindeutigen Beweise für den Protonenzerfall erbracht, sondern haben nur obere Grenzen für die Lebensdauer von Protonen festgelegt. Das bedeutet, dass, wenn Protonen zerfallen, dies mit einer sehr langen Halbwertszeit geschieht, die bisher nicht gemessen wurde. Es bleibt also eine offene Frage in der Physik, und die Suche nach Protonenzerfällen geht weiter 👨🏻‍🔬

Ja, in der Tat ist es schwierig, die Protonen durch die alltäglichen Kräfte, die wir haben, zu zerschlagen, da sie durch die starke Kernkraft stark miteinander verbunden sind. Wenn man sie also zerlegen will, muss man diese Kraft besiegen, aber das ist nur in Reaktoren möglich, oder die Energie übersteigt sie 8 MeV, was die durchschnittliche Bindungsenergie eines Kerns ist.

Protonen sind normalerweise stabile Teilchen und zerfallen nicht spontan. Es gibt jedoch theoretische Modelle, die vorschlagen, dass sie mit extrem langen Halbwertszeiten zerfallen könnten. Bisher gibt es jedoch keinen experimentellen Nachweis für den Protonenzerfall. Die Frage, ob Protonen tatsächlich instabil sind, bleibt in der Physik offen.

Protonen sind laut Standardmodell keine Elementarteilchen, sondern bestehen , wie auch Neutronen aus 3 sog. Quarks, die durch die starke Kernkraft zusammengehalten werden. Diese Kraft ist vom Betrag her sehr groß, wirkt aber nur auf sehr kleine Distanzen (Femtometern) , z. Bspl. innerhalb von Atomkernen. Protonzerfälle wurden nach meiner Kenntnis noch nicht nachgewiesen, das die theoretische Halbwertszeit über 10 ^32 Jahren liegen soll. Energieen, die ein Proton durch "Beschuss" spalten könnten, sind auf der Erde noch nicht freigesetzt worden. Ihre Frage kann also nicht beantwortet werden.