प्रोटॉन क्षय: Difference between revisions
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{{short description|Hypothetical decay process of a nucleon (proton or neutron) into non-nucleons (anything else)}}[[File:Proton decay.svg|upright=1.6|right|thumb|जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल में कणों के लिए [[कमजोर आइसोस्पिन]], [[कमजोर हाइपरचार्ज]] और रंग शुल्क का पैटर्न। यहाँ, एक प्रोटॉन, जिसमें दो अप क्वार्क और एक डाउन होता है, एक पिओन में क्षय होता है, जिसमें एक अप और एंटी-अप होता है, और एक पॉज़िट्रॉन, विद्युत आवेश वाले X बोसोन के माध्यम से -<sup>4</sup>/<sub>3</sub>.]][[कण भौतिकी]] में, [[प्रोटॉन]] क्षय [[कण क्षय]] का एक [[परिकल्पना]] रूप है जिसमें प्रोटॉन हल्के उप-परमाणु कणों, जैसे कि एक तटस्थ पियॉन और पॉज़िट्रॉन में क्षय होता है।<ref>[[Ishfaq Ahmad]] (1969), "Radioactive decays by Protons. Myth or reality?", ''The Nucleus'', pp. 69–70</ref> प्रोटॉन क्षय परिकल्पना पहली बार 1967 में [[आंद्रेई सखारोव]] द्वारा तैयार की गई थी। महत्वपूर्ण प्रायोगिक प्रयासों के बावजूद, प्रोटॉन क्षय कभी नहीं देखा | {{short description|Hypothetical decay process of a nucleon (proton or neutron) into non-nucleons (anything else)}}[[File:Proton decay.svg|upright=1.6|right|thumb|जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल में कणों के लिए [[कमजोर आइसोस्पिन]], [[कमजोर हाइपरचार्ज]] और रंग शुल्क का पैटर्न। यहाँ, एक प्रोटॉन, जिसमें दो अप क्वार्क और एक डाउन होता है, एक पिओन में क्षय होता है, जिसमें एक अप और एंटी-अप होता है, और एक पॉज़िट्रॉन, विद्युत आवेश वाले X बोसोन के माध्यम से -<sup>4</sup>/<sub>3</sub>.]][[कण भौतिकी]] में, [[प्रोटॉन]] क्षय [[कण क्षय]] का एक [[परिकल्पना]] रूप है जिसमें प्रोटॉन हल्के उप-परमाणु कणों, जैसे कि एक तटस्थ पियॉन और पॉज़िट्रॉन में क्षय होता है।<ref>[[Ishfaq Ahmad]] (1969), "Radioactive decays by Protons. Myth or reality?", ''The Nucleus'', pp. 69–70</ref> प्रोटॉन क्षय परिकल्पना पहली बार 1967 में [[आंद्रेई सखारोव]] द्वारा तैयार की गई थी। महत्वपूर्ण प्रायोगिक प्रयासों के बावजूद, प्रोटॉन क्षय कभी नहीं देखा गया था। यदि यह पॉजिट्रॉन के माध्यम से क्षय करता है, तो प्रोटॉन का आधा जीवन कम से कम 1.67×10<sup>34</sup> वर्ष का होना चाहिए था।<ref name="Bajc">{{cite journal |arxiv=1603.03568 |bibcode= 2016NuPhB.910....1B|doi=10.1016/j.nuclphysb.2016.06.017|title= Threshold corrections to dimension-six proton decay operators in non-minimal SUSY SU(5) GUTs|journal= Nuclear Physics B|volume= 910|page= 1|year= 2016|last1= Bajc|first1= Borut|last2= Hisano|first2= Junji|last3= Kuwahara|first3= Takumi|last4= Omura|first4= Yuji|s2cid= 119212168}}</ref> | ||
[[मानक मॉडल]] के अनुसार, प्रोटॉन, एक प्रकार का बैरियन, स्थिर है क्योंकि बेरोन संख्या ([[क्वार्क संख्या]]) संरक्षित (सामान्य परिस्थितियों में; अपवाद के लिए चिरल [[विसंगति]] देखें) है। इसलिए, प्रोटॉन अन्य कणों में अपने दम पर क्षय नहीं करेंगे, क्योंकि वे सबसे हल्के (और इसलिए सबसे कम ऊर्जावान) बैरियन हैं। [[पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन]] और [[इलेक्ट्रॉन कैप्च]]र - [[रेडियोधर्मी क्षय]] के रूप जो एक प्रोटॉन को न्यूट्रॉन बनते हुए देखते हैं - प्रोटॉन क्षय नहीं हैं, क्योंकि प्रोटॉन परमाणु के भीतर अन्य कणों के साथ संपर्क करता है। | |||
[[ | कुछ परे-मानक मॉडल [[ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी]] (जीयूटीस) स्पष्ट रूप से बेरोन संख्या समरूपता को तोड़ते हैं, प्रोटॉन को [[हिग्स कण]], चुंबकीय मोनोपोल, या 10<sup>31</sup> से 10<sup>36</sup> वर्षों के आधे जीवन के साथ नए [[एक्स बोसोन]] के माध्यम से क्षय करने की अनुमति देते हैं। तुलना के लिए, ब्रह्मांड लगभग 1.38 × 10<sup>10</sup> वर्ष पुराना है।<ref>{{Cite web|last=Francis|first=Matthew R.|title=Do protons decay?|url=https://www.symmetrymagazine.org/article/do-protons-decay|access-date=2020-11-12|website=symmetry magazine|language=en}}</ref> आज तक, जीयूटीस (जैसे प्रोटॉन क्षय या चुंबकीय मोनोपोल के अस्तित्व) द्वारा भविष्यवाणी की गई नई घटनाओं को देखने के सभी प्रयास विफल रहे हैं। | ||
[[क्वांटम गुरुत्वाकर्षण]]<ref name= url[0803.0749] | |||
प्रोटॉन क्षय के | [[क्वांटम टनलिंग]] प्रोटॉन क्षय के माध्मों में से एक हो सकता है।<ref name="urladsabs.harvard.edu">{{cite web |url=http://adsabs.harvard.edu/pdf/1982ApJ...252....1D |title=adsabs.harvard.edu |format= |accessdate=}}</ref><ref name="urlQuantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life">{{cite journal |title=Quantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life |year=2013 |pmc=3768233 |last1=Trixler |first1=F. |journal=Current Organic Chemistry |volume=17 |issue=16 |pages=1758–1770 |doi=10.2174/13852728113179990083 |pmid=24039543 }}</ref> | ||
[[क्वांटम गुरुत्वाकर्षण]]<ref name="url[0803.0749]">{{cite journal |title=क्वांटम गुरुत्व में न्यूनतम लंबाई के खतरनाक प्रभाव|year=2008 |doi=10.1088/0264-9381/25/19/195013 |arxiv=0803.0749 |last1=Bambi |first1=Cosimo |last2=Freese |first2=Katherine |journal=Classical and Quantum Gravity |volume=25 |issue=19 |page=195013 |bibcode=2008CQGra..25s5013B |hdl=2027.42/64158 |s2cid=2040645 }}</ref> ([[आभासी ब्लैक होल]] और [[हॉकिंग विकिरण]] के माध्यम से) ऊपर जीयूटी स्केल क्षय सीमा के साथ-साथ [[सुपरसिमेट्री]] में अतिरिक्त आयामों से परे परिमाण या जीवनकाल में प्रोटॉन क्षय का एक स्थान प्रदान कर सकता है।<ref name="urlProton">{{cite journal |url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001IJMPA..16.2399A/abstract |title=प्रोटॉन क्षय, ब्लैक होल, और बड़े अतिरिक्त आयाम - NASA/ADS|format= |journal= International Journal of Modern Physics A|year=2001 |volume=16 |pages=2399–2410 |doi=10.1142/S0217751X0100369X |bibcode=2001IJMPA..16.2399A |accessdate=|last1=Adams |first1=Fred C. |last2=Kane |first2=Gordon L. |last3=Mbonye |first3=Manasse |last4=Perry |first4=Malcolm J. |issue=13 |arxiv=hep-ph/0009154 |s2cid=14989175 }}</ref><ref name="url[1903.02940]">{{cite journal |title=प्रोटॉन क्षय और अंतरिक्ष-समय की क्वांटम संरचना|year=2019 |doi=10.1139/cjp-2018-0423 |arxiv=1903.02940 |last1=Al-Modlej |first1=Abeer |last2=Alsaleh |first2=Salwa |last3=Alshal |first3=Hassan |last4=Ali |first4=Ahmed Farag |journal=Canadian Journal of Physics |volume=97 |issue=12 |pages=1317–1322 |bibcode=2019CaJPh..97.1317A |hdl=1807/96892 |s2cid=119507878 }}</ref><ref>{{cite arXiv |title=The black hole information paradox |eprint=hep-th/9508151 |author1-link=Steven Giddings |last1=Giddings |first1=Steven B. |year=1995 }}</ref><ref>{{cite journal |url=https://www.researchgate.net/publication/315696398 |doi=10.1209/0295-5075/118/50008|title=Virtual black holes from the generalized uncertainty principle and proton decay|year=2017|last1=Alsaleh|first1=Salwa|last2=Al-Modlej|first2=Abeer|last3=Farag Ali|first3=Ahmed|journal=Europhysics Letters|volume=118|issue=5|page=50008|arxiv=1703.10038|bibcode=2017EL....11850008A|s2cid=119369813}}</ref> | |||
प्रोटॉन क्षय के अलावा बैरोन उल्लंघन के सैद्धांतिक तरीके हैं जिनमें 1 के अलावा बैरोन और/या लेप्टान संख्या के परिवर्तन के साथ बातचीत शामिल है (जैसा कि प्रोटॉन क्षय में आवश्यक है)। इनमें 2, 3, या अन्य नंबरों का B और/या L उल्लंघन, या B − L उल्लंघन शामिल था। ऐसे उदाहरणों में उच्च ऊर्जा और तापमान पर न्यूट्रॉन दोलन और इलेक्ट्रोवीक स्पैलेरॉन विसंगति शामिल हैं, जो प्रोटॉन के एंटीलेप्टोन<ref>{{Cite journal|doi = 10.1103/PhysRevD.92.045005|title = Bloch wave function for the periodic sphaleron potential and unsuppressed baryon and lepton number violating processes|year = 2015|last1 = Tye|first1 = S.-H. Henry|last2 = Wong|first2 = Sam S. C.|journal = Physical Review D|volume = 92|issue = 4|page = 045005|arxiv = 1505.03690|bibcode = 2015PhRvD..92d5005T|s2cid = 73528684}}</ref> या इसके विपरीत ([[लेप्टोजेनेसिस (भौतिकी)]] और गैर-जीयूटी बैरोजेनेसिस में एक प्रमुख कारक) के टकराव के बीच परिणाम कर सकते हैं। | |||
== बैरियोजेनेसिस == | == बैरियोजेनेसिस == | ||
{{Main| | {{Main|बैरियोजेनेसिस}} | ||
{{unsolved|physics|Do protons [[Radioactive decay|decay]]? If so, then what is the [[half-life]]? Can [[nuclear binding energy]] affect this?}} | {{unsolved|physics|Do protons [[Radioactive decay|decay]]? If so, then what is the [[half-life]]? Can [[nuclear binding energy]] affect this?}} | ||
आधुनिक भौतिकी की उत्कृष्ट समस्याओं में से एक [[ब्रह्मांड]] में एंटी[[मामला|स्थिति]] पर पदार्थ की प्रबलता है। ब्रह्मांड, एक पूरे के रूप में, एक गैर-शून्य सकारात्मक बेरोन संख्या घनत्व प्रतीत होता है - अर्थात, पदार्थ | आधुनिक भौतिकी की उत्कृष्ट समस्याओं में से एक [[ब्रह्मांड]] में एंटी[[मामला|स्थिति]] पर पदार्थ की प्रबलता है। ब्रह्मांड, एक पूरे के रूप में, एक गैर-शून्य सकारात्मक बेरोन संख्या घनत्व प्रतीत होता है - अर्थात, पदार्थ मौजूद है। चूंकि ब्रह्माण्ड विज्ञान में यह माना जाता है कि हम जो कण देखते हैं वे उसी भौतिकी का उपयोग करके बनाए गए थे जिसे हम आज मापते हैं, सामान्य रूप से यह अपेक्षा की जाती है कि समग्र बेरोन संख्या शून्य होनी चाहिए, क्योंकि पदार्थ और [[प्रतिपदार्थ]] समान मात्रा में बनाए गए होंगे। इसने समरूपता को तोड़ने के लिए कई प्रस्तावित तंत्रों को जन्म दिया है जो कुछ शर्तों के तहत सामान्य पदार्थ (एंटीमैटर के विपरीत) के निर्माण का पक्ष लेते हैं। यह असंतुलन असाधारण रूप से छोटा होता, प्रत्येक 10000000000 (10<sup>10</sup>) कणों में 1 के क्रम में बड़े धमाके के बाद एक सेकेंड का एक छोटा अंश होता, लेकिन अधिकांश पदार्थ और प्रतिकारक नष्ट हो जाने के बाद, वर्तमान ब्रह्मांड में सभी बाह्य पदार्थ और बहुत अधिक संख्या में [[बोसॉन]] के साथ शेष रह गए थे। | ||
अधिकांश भव्य एकीकृत सिद्धांत बेरोन संख्या समरूपता को स्पष्ट रूप से तोड़ते हैं, जो इस विसंगति के लिए जिम्मेदार होगा, | अधिकांश भव्य एकीकृत सिद्धांत बेरोन संख्या समरूपता को स्पष्ट रूप से तोड़ते हैं, जो इस विसंगति के लिए जिम्मेदार होगा, आम तौर पर बहुत बड़े एक्स बोसोन (एक्स) या बड़े पैमाने पर हिग्स बोसोन ({{SubatomicParticle|Higgs boson}}) द्वारा मध्यस्थता वाली प्रतिक्रियाओं का आह्वान करते हैं। जिस दर पर ये घटनाएँ घटित होती हैं, वह बड़े पैमाने पर मध्यवर्ती X या H<sup>0</sup> कणों के द्रव्यमान द्वारा नियंत्रित होती है, इसलिए यह मानकर कि ये प्रतिक्रियाएँ आज देखी जाने वाली अधिकांश बैरियन संख्या के लिए ज़िम्मेदार हैं, एक अधिकतम द्रव्यमान की गणना की जा सकती है जिसके ऊपर दर होगी आज पदार्थ की उपस्थिति की व्याख्या करने में बहुत धीमी है। ये अनुमान भविष्यवाणी करते हैं कि बड़ी मात्रा में सामग्री कभी-कभी एक सहज प्रोटॉन क्षय प्रदर्शित करेगी। | ||
== प्रायोगिक साक्ष्य == | == प्रायोगिक साक्ष्य == | ||
प्रोटॉन क्षय 1970 के दशक में प्रस्तावित विभिन्न भव्य एकीकृत सिद्धांतों ( | प्रोटॉन क्षय 1970 के दशक में प्रस्तावित विभिन्न भव्य एकीकृत सिद्धांतों (GUTs) की प्रमुख भविष्यवाणियों में से एक है, एक अन्य प्रमुख [[चुंबकीय मोनोपोल]] का अस्तित्व है। 1980 के दशक की शुरुआत से ही दोनों अवधारणाएं प्रमुख प्रायोगिक भौतिकी प्रयासों का केंद्र रही हैं। आज तक, इन घटनाओं को देखने के सभी प्रयास विफल रहे हैं; हालाँकि, ये प्रयोग प्रोटॉन के आधे जीवन पर निचली सीमा स्थापित करने में सक्षम हैं। वर्तमान में, सबसे सटीक परिणाम जापान में [[सुपर-कमियोकांडे]] वाटर [[चेरेंकोव विकिरण]] डिटेक्टर से आते हैं: 2015 के एक विश्लेषण ने पॉज़िट्रॉन क्षय के माध्यम से 1.67 × 10<sup>34</sup> वर्षों के प्रोटॉन के आधे जीवन पर एक निचली सीमा रखी,<ref name="Bajc" /> और इसी तरह, 2012 का एक विश्लेषण एंटीम्यूऑन क्षय के माध्यम से 1.08×10<sup>34</sup> वर्षों के प्रोटॉन के आधे जीवन के लिए एक निचली सीमा दी,<ref name="Nishino"> | ||
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}}</ref> | }}</ref> 10<sup>34</sup>-10<sup>36</sup> वर्षों की एक सुपरसिमेट्री (एसयूएसवाई) भविष्यवाणी के करीब होती है।<ref>[http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/whatsnew/new-20091125-e.html "Proton lifetime is longer than 10<sup>34</sup> years"]. ''www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp''. 25 November 2009.</ref> एक उन्नत संस्करण, [[हाइपर-कामीकांडे]], शायद सुपर-कामीकांडे की तुलना में 5-10 गुना बेहतर संवेदनशीलता होती है।<ref name="Bajc" /> | ||
== सैद्धांतिक प्रेरणा == | == सैद्धांतिक प्रेरणा == | ||
प्रोटॉन क्षय के लिए अवलोकन प्रमाण की कमी के बावजूद, कुछ [[भव्य एकीकरण सिद्धांत]], जैसे एसयू (5) जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल और एसओ (10), उनके सुपरसिमेट्रिक रूपों के साथ, इसकी आवश्यकता होती है। | प्रोटॉन क्षय के लिए अवलोकन प्रमाण की कमी के बावजूद, कुछ [[भव्य एकीकरण सिद्धांत]], जैसे एसयू (5) जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल और एसओ (10), उनके सुपरसिमेट्रिक रूपों के साथ, इसकी आवश्यकता होती है। इस तरह के सिद्धांतों के अनुसार, प्रोटॉन का आधा जीवन लगभग {{10^|31}}~{{10^|36}} वर्ष होता है और एक पॉज़िट्रॉन और एक तटस्थ पिओन में क्षय हो जाता है जो स्वयं तुरंत दो [[गामा विकिरण]] [[फोटोन]] में क्षय हो जाता है: | ||
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चूंकि पॉज़िट्रॉन एक | चूंकि पॉज़िट्रॉन एक एंटीलेप्टन है, इसलिए यह क्षय {{nobr| {{mvar|[[B − L]]}} }} संख्या को संरक्षित करता है, जो कि अधिकांश GUTs में संरक्षित है। | ||
अतिरिक्त क्षय मोड उपलब्ध हैं ( | अतिरिक्त क्षय मोड उपलब्ध हैं (जैसे: {{nobr| {{SubatomicParticle|Proton+}} → {{math| {{SubatomicParticle|link=yes|Muon+}} }} + {{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Pion0}} }} }}),<ref name="Nishino" /> दोनों सीधे और जब <abbr शीर्षक = ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी>जीयूटी</abbr>-अनुमानित चुंबकीय मोनोपोल के साथ बातचीत के माध्यम से उत्प्रेरित होते हैं।<ref> | ||
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}}</ref> | }}</ref> हालांकि इस प्रक्रिया को प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा गया है, यह मेगाटन पैमाने पर भविष्य में नियोजित बहुत बड़े पैमाने के डिटेक्टरों के लिए प्रायोगिक परीक्षण क्षमता के दायरे में है। इस तरह के डिटेक्टरों में हाइपर-कमियोकांडे शामिल हैं। | ||
प्रारंभिक भव्य एकीकरण सिद्धांत (जीयूटीs) जैसे कि जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल, जो प्रोटॉन क्षय का सुझाव देने वाले पहले सुसंगत सिद्धांत थे, ने माना कि प्रोटॉन का आधा जीवन कम से कम | प्रारंभिक भव्य एकीकरण सिद्धांत (जीयूटीs) जैसे कि जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल, जो प्रोटॉन क्षय का सुझाव देने वाले पहले सुसंगत सिद्धांत थे, ने माना कि प्रोटॉन का आधा जीवन कम से कम 10<sup>31</sup> वर्ष का होता है। जैसा कि 1990 के दशक में और प्रयोग और गणनाएँ की गईं, यह स्पष्ट हो गया कि प्रोटॉन का आधा जीवन 10<sup>32</sup> वर्ष से कम नहीं हो सकता है। उस अवधि की कई पुस्तकें इस आंकड़े को बायोरोनिक पदार्थ के संभावित क्षय समय के लिए संदर्भित करती हैं। अधिक हाल के निष्कर्षों ने सरल GUTs (न्यूनतम एसयू(5) / जॉर्जी-ग्लाशो सहित) और अधिकांश गैर-एसयूएसवाई मॉडल को खारिज करते हुए न्यूनतम प्रोटॉन आधा जीवन को कम से कम {{10^|34}}~{{10^|35}} वर्ष तक धकेल दिया है। प्रोटॉन जीवनकाल पर अधिकतम ऊपरी सीमा (यदि अस्थिर है), की गणना 6 × 10<sup>39</sup> वर्षों में की जाती है, जो एसयूएसवाई मॉडल<ref name="Nath-Perez-2007"> | ||
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}}</ref> अधिकतम (न्यूनतम) गैर-एसयूएसवाई | }}</ref> अधिकतम (न्यूनतम) गैर-एसयूएसवाई जीयूटीस के लिए 1.4 × 1036 वर्ष तक लागू होती है।<ref name=Nath-Perez-2007/>{{rp|style=ama|at=part 5.6}} | ||
हालांकि इस परिघटना को "प्रोटॉन क्षय" कहा जाता है, लेकिन इस प्रभाव को परमाणु नाभिक के अंदर स्थित [[न्यूट्रॉन]] में भी देखा जा सकता है। मुक्त न्यूट्रॉन - जो एक परमाणु नाभिक के अंदर नहीं हैं - पहले से ही [[बीटा क्षय]] नामक प्रक्रिया में प्रोटॉन (और एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो) में क्षय के लिए जाने जाते हैं। [[कमजोर अंतःक्रिया]] के कारण मुक्त न्यूट्रॉन का अर्ध-जीवन 10 मिनट (610.2±0.8 सेकेंड)<ref name="RPP"> | |||
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वैनिला एसयू(5) में प्रोटॉन के जीवनकाल का सहज अनुमान लगाया जा सकता है <math>\tau_p\sim\frac{M_X^4}{m_p^5}</math> | वैनिला एसयू(5) में प्रोटॉन के जीवनकाल का सहज अनुमान लगाया जा सकता है <math>\tau_p\sim\frac{M_X^4}{m_p^5}</math><ref>{{cite journal |last1=Chanowitz |first1=Michael S. |last2=Ellis |first2=John |last3=Gaillard |first3=Mary K. |title=The price of natural flavour conservation in neutral weak interactions |journal=Nuclear Physics B |date=3 October 1977 |volume=128 |issue=3 |pages=506–536 |doi=10.1016/0550-3213(77)90057-8 |issn=0550-3213|bibcode=1977NuPhB.128..506C |s2cid=121007369 |url=http://cds.cern.ch/record/878518 }}</ref> जो मोटे तौर पर वर्तमान प्रयोगात्मक निचली सीमा में लगभग µ ~ 2×1016 [[GeV]]/c2 के पुनर्एकीकरण पैमाने के साथ सुपरसिमेट्रिक GUTs 10<sup>34</sup> वर्ष का जीवनकाल उत्पन्न करते हैं। | ||
== क्षय संचालक == | == क्षय संचालक == | ||
Revision as of 23:20, 20 February 2023
जॉर्जी-ग्लाशो मॉडल में कणों के लिए कमजोर आइसोस्पिन, कमजोर हाइपरचार्ज और रंग शुल्क का पैटर्न। यहाँ, एक प्रोटॉन, जिसमें दो अप क्वार्क और एक डाउन होता है, एक पिओन में क्षय होता है, जिसमें एक अप और एंटी-अप होता है, और एक पॉज़िट्रॉन, विद्युत आवेश वाले X बोसोन के माध्यम से -4/3.
कण भौतिकी में, प्रोटॉन क्षय कण क्षय का एक परिकल्पना रूप है जिसमें प्रोटॉन हल्के उप-परमाणु कणों, जैसे कि एक तटस्थ पियॉन और पॉज़िट्रॉन में क्षय होता है।[1] प्रोटॉन क्षय परिकल्पना पहली बार 1967 में आंद्रेई सखारोव द्वारा तैयार की गई थी। महत्वपूर्ण प्रायोगिक प्रयासों के बावजूद, प्रोटॉन क्षय कभी नहीं देखा गया था। यदि यह पॉजिट्रॉन के माध्यम से क्षय करता है, तो प्रोटॉन का आधा जीवन कम से कम 1.67×1034 वर्ष का होना चाहिए था।[2]
मानक मॉडल के अनुसार, प्रोटॉन, एक प्रकार का बैरियन, स्थिर है क्योंकि बेरोन संख्या (क्वार्क संख्या) संरक्षित (सामान्य परिस्थितियों में; अपवाद के लिए चिरल विसंगति देखें) है। इसलिए, प्रोटॉन अन्य कणों में अपने दम पर क्षय नहीं करेंगे, क्योंकि वे सबसे हल्के (और इसलिए सबसे कम ऊर्जावान) बैरियन हैं। पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन और इलेक्ट्रॉन कैप्चर - रेडियोधर्मी क्षय के रूप जो एक प्रोटॉन को न्यूट्रॉन बनते हुए देखते हैं - प्रोटॉन क्षय नहीं हैं, क्योंकि प्रोटॉन परमाणु के भीतर अन्य कणों के साथ संपर्क करता है।
कुछ परे-मानक मॉडल ग्रैंड यूनिफाइड थ्योरी (जीयूटीस) स्पष्ट रूप से बेरोन संख्या समरूपता को तोड़ते हैं, प्रोटॉन को हिग्स कण, चुंबकीय मोनोपोल, या 1031 से 1036 वर्षों के आधे जीवन के साथ नए एक्स बोसोन के माध्यम से क्षय करने की अनुमति देते हैं। तुलना के लिए, ब्रह्मांड लगभग 1.38 × 1010 वर्ष पुराना है।[3] आज तक, जीयूटीस (जैसे प्रोटॉन क्षय या चुंबकीय मोनोपोल के अस्तित्व) द्वारा भविष्यवाणी की गई नई घटनाओं को देखने के सभी प्रयास विफल रहे हैं।
क्वांटम टनलिंग प्रोटॉन क्षय के माध्मों में से एक हो सकता है।[4][5]
क्वांटम गुरुत्वाकर्षण[6] (आभासी ब्लैक होल और हॉकिंग विकिरण के माध्यम से) ऊपर जीयूटी स्केल क्षय सीमा के साथ-साथ सुपरसिमेट्री में अतिरिक्त आयामों से परे परिमाण या जीवनकाल में प्रोटॉन क्षय का एक स्थान प्रदान कर सकता है।[7][8][9][10]
प्रोटॉन क्षय के अलावा बैरोन उल्लंघन के सैद्धांतिक तरीके हैं जिनमें 1 के अलावा बैरोन और/या लेप्टान संख्या के परिवर्तन के साथ बातचीत शामिल है (जैसा कि प्रोटॉन क्षय में आवश्यक है)। इनमें 2, 3, या अन्य नंबरों का B और/या L उल्लंघन, या B − L उल्लंघन शामिल था। ऐसे उदाहरणों में उच्च ऊर्जा और तापमान पर न्यूट्रॉन दोलन और इलेक्ट्रोवीक स्पैलेरॉन विसंगति शामिल हैं, जो प्रोटॉन के एंटीलेप्टोन[11] या इसके विपरीत (