Bien que les éléments constitutifs de la vie tels que l'hydrogène et l'oxygène nous semblent stables, de nombreuses théories de la physique prédisent qu'elles sont en fait extrêmement de durée de vie, avec les particules trouvées dans leurs noyaux lentement, mais finalement en décomposition.
Pour enquêter sur cette idée, les chercheurs ont recherché des preuves de cette désintégration en recherchant de faibles signaux de protons en décomposition dans l'observatoire Super-Kamiokande du Japon.
Jusqu'à présent, aucun signal définitif de décomposition de proton n'a émergé, ce qui implique que si le proton se décompose, il a probablement une vie supérieure à 1033 années – c'est 10 avec 32 zéros derrière.
Mais l'observatoire japonais ne peut pas voir tous les types de désintégration de protons: si les fragments de désintégration sont trop faibles en énergie, ils seraient invisibles pour le détecteur.
Dans une étude récente publiée dans Lettres d'examen physiqueLes physiciens de Virginie ont montré que deux autres observatoires – l'observatoire de neutrinos souterrains jangmen (JUNO) et l'expérience de neutrinos souterraines profondes (Dune) – devraient bientôt être en mesure de voir ces désintégres de protons à faible énergie grâce à leurs conceptions de détecteur complémentaires.
« La baisse du seuil de détection ouvrira une fenêtre beaucoup plus large pour inclure les désintégrations qui auraient pu passer par les mailles du filet dans les recherches antérieures », a déclaré Ian Shoemaker, professeur agrégé au Département de physique et co-auteur de l'étude.
En travaillant avec Julian Heeck de l'Université de Virginie, Shoemaker a constaté que les expériences de désintégration des protons peuvent également être sensibles aux protons se décomposant n'importe où à l'intérieur de la terre, s'ils se décomposent dans de nouvelles particules élémentaires.
Plus intrigant, a déclaré Shoemaker, l'une de ces nouvelles particules pourrait être le «neutrinos stérile», qui permettrait enfin aux scientifiques de comprendre l'origine de la masse des neutrinos.
« Notre exploration initiale de ces signatures indique de nombreuses nouvelles opportunités passionnantes pour des travaux théoriques et expérimentaux qui pourraient conduire à la découverte révolutionnaire de la nouvelle physique », a déclaré Shoemaker.
