Estabilidad del átomo de hidrógeno y positronio

Las simetrías que te estás perdiendo son la conservación del número bariónico$B$y número de leptones$L$.

Sospechamos fuertemente que el número bariónico no es una simetría exacta , porque el universo parece contener muchos bariones y muy pocos antibariones. En realidad, una mejor métrica para la asimetría bariónica del universo es comparar la densidad bariónica con la densidad de los fotones de microondas cósmicos, ya que en eso se convirtió el gas de bariones y antibariones en el Big Bang; según ese estándar, el universo tiene una asimetría bariónica de alrededor de 10 ^-9 . Pero ningún proceso que viole el número bariónico, comenzando con un protón,$B=1$, y terminando solo con piones,$B=0$, o ese tipo de cosas, nunca se ha observado en ningún laboratorio.

Tampoco tenemos evidencia de ningún proceso que cambie el número de leptones. Débiles decaimientos, como$\beta$decaen, siempre crea leptones y antileptones en pares. No estoy seguro de si la cosmología requiere la violación del número de leptones de la misma manera que la violación del número de bariones: es posible que los electrones de la materia estén equilibrados por un número igual de neutrinos de antimateria que no han interactuado con nada desde el Big Bang. Aunque los argumentos teóricos/fenomenológicos para$L$-violación son en realidad más fuertes que para$B$-violación, ya que es posible que el neutrino y el antineutrino sean en realidad la misma partícula.

Si profundiza en la literatura, encontrará discusiones de teorías que rompen$B$y$L$pero conserva la diferencia$B-L$, prediciendo, por ejemplo, que el protón debería experimentar$p\to\pi^0+e^+$. (Este fue en realidad el propósito original del tanque de agua gigante en Super Kamiokande en Japón: poner mucho hidrógeno a la vista de muchos detectores y esperar a que un protón se desintegre. El tiempo medio antes del decaimiento para ese modo en particular está en algún lugar por encima de 10 ³³  años). Su desaparición del átomo de hidrógeno tendría el mismo diagrama de Feynman,$e^-+p\to\pi^0$. También hay límites comparables en las interacciones donde$B$cambia en dos unidades, como$pp\to\pi\pi$en los confines de un núcleo pesado.

La desintegración del postironio, sin embargo, tiene el leptón número cero en el estado inicial (con un leptón y un antileptón) y el leptón número cero en el estado final (con cero leptones y dos fotones), por lo que no está prohibido por estas leyes de conservación.

El electrón es el leptón más liviano y el protón es el barión más liviano, por lo que es difícil ver qué reacción podría ocurrir sin violar el número de leptón o el número de barión.

Supongo que si se produce la descomposición del protón (a un pión y un positrón), entonces podría haber una reacción para dar un pión y dos fotones.