质子衰变（质子衰变理论）

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质子的衰变周期为10^35年，究竟是怎么测出来的？

关于这个问题，我认为你应该搞错方向了，质子的半衰期至少为10＾35年左右。目前为止，还没有在实验中测量到质子会衰变，但是超出标准模型的一些大的统一理论允许违反重子守恒的现象，真正得到质子衰变的说法，在我们的生活中，即使只有一个质子衰变概率也只有0．001％，我们人体内其实有很多的原子。

在标准模型下，任何衰变和反应都必须遵守核子数守恒定律，宇宙中的一切都是已知的，恒星，行星，你能在眼前看到的一切，还有，我们自己都是由原子组成的，但其实就是像所有其他物质一样，我们身体超过99．9％的质量，其实都是由细胞核提供的，如果我们进入原子的内部和原子的核心，我们会发现原子核由两个简单的核子组成，即质子和中子。

那么这个质子跟中子两者结合的话，可能就会成数百种不同的组合，它们不仅确定原子是什么类型的元素，而且确定原子是否稳定，使用，如果质子真的会衰变，它的半衰期一定会很长，我们知道中子将在大约15分钟内衰变，而质子必须活很长时间，原因其实很容易理解。

就是我们的这个世界仍然存在，你我他也健康的存在，因为人体内有10＾27个普通质子，氢原子核，这个庞大的数字告诉我们，不能有太多的质子衰变，否则的话，我们将自发释放巨大的能量，因为这个衰变也是质量转化能量的核反应过程，事实上，如果我们根据重子守恒的限制，可以说人的一生中，体内质子衰变的概率最多只有0．001左右。

关于质子的衰变周期为10^35年究竟是怎么测出来的的问题，今天就解释到这里。

质子半衰期高达一千亿亿亿年，科学家怎样测量的？

质子的半衰期至少为10^35年（1000亿亿亿年），这是当前日本超级神冈探测器给出的测量数据，关于质子半衰期的准确值，在理论上还是一个谜团；这么长的半衰期，哪怕一个人身上的所有质子，在一生中也很难发生一次质子衰变事件。

我们知道，原子由原子核与核外电子构成，原子核又由质子和中子构成；中子在自由状态下的半衰期大约只有15分钟，但是在原子核内却异常稳定。

而质子无论在自由状态下，还是存在于原子核中都很稳定，标准模型预言质子也是可以发生衰变的，衰变产物是更轻的基本粒子，比如π介子、正电子和中微子等，但是从实际中来看，质子衰变半衰期肯定是非常长的，理论预言也长达10^31年。

在上世纪八十年代，日本建造了一台名为“神冈核子衰变实验”的探测器，主要目的就是为了探测质子衰变现象，该探测器建在地下1000米深处，使用5万吨的超纯水，1万多个光电倍增管，用来捕捉质子衰变时释放的粒子。

5万吨超纯水大约有3*10^34个质子，探测器经过多次升级和改进后，哪怕其中有一个质子发生衰变，都能被探测器捕捉到踪影，但是也有来自外界粒子的影响，经过多年的探测，该设备探测质子衰变的目标落空。

最大原因是质子衰变的半衰期，远比理论预言的要长，根据该实验的探测结果，科学家给出的结论是——“质子衰变的半衰期至少为10^35年”。

这个数据相当于2000万亿吨的物质，在一分钟内平均只发生一次质子衰变事件，这样的小概率事件，对于现有的探测器来说根本无法进行准确测量。

日本该探测器对质子衰变的实验算是失败的，但是该探测器在1987年捕捉到了来自大麦哲伦中超新星1987A发出的中微子，为此次超新星爆发提供了珍贵的数据。

后来该探测器改名为“超级神冈中微子探测实验”，简称“超级神冈探测器”，专门用来研究中微子的性质，其中发现中微子振荡有关的现象，研究人员分别在2002年和2015年获得诺贝尔物理学奖。

质子衰变之谜

质子衰变（Proton decay），在粒子物理学上，是一个假设的放射性衰变，这假设预言了质子在衰变的时候，会变成更轻的次原子粒子，通常是中性π介子和正电子。它可能关乎宇宙三大力的统一和宇宙诞生的秘密。

已知，我们的宇宙中有四大基本作用力，分别是强相互作用力，弱相互作用力，电磁力和万有引力，弱力和电磁力已经可以统一为同一种力。而1974 年，哈佛大学的 （Howard Georgi 与 Sheldon Glashow） 提出的大统一理论，后来被称为最小 SU（5） 模型。该理论认为，强、弱、电磁三种相互作用力在非常高的能量之下也会成为同一种相互作用力。它同时预言，质子可以通过某质量极大的中间粒子进行衰变。只不过在实验室能量下，质子通过该粒子衰变的可能性极小，因而质子的寿命非常长。最小 SU（5） 模型预言质子的寿命可以长达 10^30 年，其他一些更为复杂的大统一理论则可以给出更长的质子寿命。当然，同样的衰变机制也适用于中子，在大统一理论中，束缚于原子核中的中子与质子的寿命相当。

至2017 年，日本超级神冈探测器已经将质子衰变为正电子及 π 介子的寿命下限提高到 1.6×10^34 年。但在这之前，其他类型的大统一理论也相继被提出，例如Flipped SU（5） 模型以及 SO（10） 模型等等，它们可以给出长达 10^35 年的质子寿命，长于目前实验给出的下限值。因此，这些理论模型仍需实验的进一步检验。

所以质子衰变仍然是一个悬而未决的谜题。

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