Durée de vie des particules

[dragounet]

Bonjour amis érudits.

La durée de vie du proton est donnée par les physiciens comme stable (supérieure à 10**30 ans, voire à 10**33ans).

La durée de vie de l’électron donnée par les physiciens comme stable (expérimentalement, supérieure à 4,6.10**26 années).

Comment ont-ils calculé ces valeurs et même mesuré pour l’électron ?

Si vous me dites que c’est des données statistiques, il aurait fallu observer la désintégration d’un seul électron sur 4,6.10**26 durant une année, ce qui me semble impossible.

Alors c'est bidon ou pas ces durées de vie?
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[LPFR]

Bonjour.
C'est précisément parce qu'on ne la pas observée que l'on dit "supérieure à".

Ce qui est difficile est de faire le tri entre les millions de particules qui se désintègrent ou qui ont des réactions et l'électron solitaire qui décide de se suicider.
Au revoir.

[Skippy le Grand Gourou]

Si tu vas sur le site du Particle Data Group, et que tu choisis «*PDG Live*», tu peux accéder aux données conseillées pour les particules. En particulier, dans la table de l'électron et dans celle du proton (caché dans la catégorie «*N baryons*»), tu as leur durée de vie. En cliquant sur cette durée de vie, tu tombes sur une page indiquant les valeurs obtenues pour différentes expériences, et le principe des expériences.

Donc pour l'électron, il y a trois types d'expériences, qui tentent d'observer*:

(a) the 255.5 keV gamma ray produced in e− → νe γ,
(b) the (K) shell x ray produced when an electron decays without additional energy deposit, e.g., e− → νe νe νe (“disappearance” experiments),
(c) nuclear de-excitation gamma rays after the electron disappears from an atomic shell and the nucleus is left in an excited state

(flemme de traduire, demande si c'est nécessaire…)

Et pour le proton, l'expérience consiste à observer des évènements p → e+ π, par exemple dans un très grand volume d'eau comme à SuperKamiokande.

[Skippy le Grand Gourou]

Ils comptent donc le nombre d'évènements, et comparent par rapport au nombre d'évènements attendus étant donnée la quantité de matière présente.

Il faut savoir qu'en physique, pour qu'un résultat soit significatif, il faut observer au moins trois fois plus d'évènements que la racine carrée du nombre d'évènements de bruit de fond (et cinq fois plus pour que le résultat soit validé). Si on a pas assez d'évènements, tout ce qu'on peut dire c'est qu'il y a moins d'évènements que ce qu'on observe (ou alternativement, dans le cas présent, que la durée de vie est supérieure).

Edit*: Pardon pour le double post, j'ai fait «*citer*» au lieu d'«*éditer*»…

[A voir en vidéo sur Futura]

[dragounet]

Merci beaucoups Skippy pour ta réponse, l'article sur Super-Kamiokande est très intéressant. J'avais calculé qu'il fallait au moins une masse de 8'000 tonnes pour observer une désintégration 'naturelle' de 1 proton en une année si la durée de vie est bien supérieure à 1*10**33ans.
Donc même Kamiokand avec 3'000 tonnes était trop petit, ce qu'ils confirment:
Despite successes in neutrino astronomy and neutrino astrophysics, Kamiokande did not achieve its primary goal, the detection of proton decay.

Encore merci, vive les kangoo roux !