質子是否有半衰期?

假如文明可以繁衍到質子半衰期到來的那一天,是不是宇宙的文明和其他物質都玩兒完了,沒有任何挽回的餘地?


簡單說一下質子衰變的問題。

根據諾特定理,每一種對稱性都應該有一種相應的守恆流。但問題是,人類到目前為止也沒有找到跟重子數守恆相關的守恆流。如果這種守恆流根本不存在,那麼重子數就應該與輕子數一樣並不是嚴格守恆,質子衰變就會有可能。

根據SU(5)大統一理論,質子會發生衰變,壽命差不多在10^29~10^30年這個數量級。但人們在經過多次實驗後否定掉了這個結論。實驗結果顯示如果質子真的會衰變,它的壽命下限也絕不會低於10^33年。也正因為預測流產,SU(5)大統一理論也被科學家們所拋棄。

SO(10)大統一理論也預測了質子衰變,但是壽命要比SU(5)長得多,是在10^36年這個量級。由於進一步測量需要更高的精度,所以這個推測目前為止還沒被實驗檢驗過。

簡單總結就是:理論上預測質子會衰變,但是實際實驗還沒發現。至於理論和實驗你相信哪一個?人嗎,當然應該看開一點比較好。


質子衰變是一個假說,認為質子會衰變成更輕的次原子粒子,比如中性π介子和正電子,但至今仍沒有證據顯示質子衰變的可能。

根據https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E8%B3%AA%E5%AD%90%E8%A1%B0%E8%AE%8A

有一個實驗是用了8千噸水在美國俄亥俄州的莫爾頓鹽礦里進行的(為了避免其他因宇宙射線引起的會和質子衰變相混淆的事件發生)。由於在實驗中沒有觀測到自發的質子衰變,因此可以估算出,可能的質子壽命至少應為1千萬億億億年(10^31年)。這比簡單的大統一理論所預言的壽命更長。然而,一些更精緻更複雜的大統一理論預言的壽命比這更長,因此需要用更靈敏的手段對甚至更大量的物質進行檢驗。

近來日本利用超級神岡探測器在水中探測切連科夫輻射的實驗中,指出如果質子完全衰變,半衰期必定至少長達 10^34 年。


宇宙的終極命運有若干種,質子全部衰變是其中可能的一種。

詳細見維基鏈接:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%83%AD%E5%AF%82

不過無論哪種,至少幾億年內人類還是安全的,只要不自己作死。或許100年、1000後就有的是辦法來應對這些結局了。


問質子的半衰期、這本身就不是個好問題。一般半衰期,不會對於質子,中子…這類而言吧。半衰期一半對原子核而言吧。對於強子,我們一般說,衰變。不會討論半衰期,討論它們的壽命。

在標準模型中,也就是,SU(3)xSU(2)xU(1)框架下,我們沒有理論認為質子會衰變。但是,有理論認為,質子會衰變。

這個理論就是,大統一理論。大統一理論,能很好的包含標準模型,而且預言很多新的物理。但是,它也有一個預言就是質子會衰變。因此,為了檢測質子是否會衰變,世界上有很有名的實驗。

實驗中,比較有名的,小柴昌俊領導的日本神岡實驗;成立之初就是為了檢測質子是否會衰變的。但是,實驗沒有測到質子的衰變,倒是測到了太陽中微子。就是,這幾年很火的中微子。小柴昌俊也因此獲得了2002年的諾貝爾物理學獎。

實驗測得質子年齡至少為10^31year,那麼是否可以說大統一理論錯了呢?不能這麼說,大統一理論可以調整參數,可以調到質子壽命,大於10^31year。

既然,如此是否認為,大統一理論是錯的呢?

目前的試驗認為,質子的壽命至少為10^3我們5year。

大統一理論,可以接著調整參數認為質子壽命大於10^35year。

看到問題沒?你實驗要多少,我大統一理論就可以給你多少,沒有上限的。這就是大統一理論最致命的地方去這也是讓很多物理學家覺得不靠譜的原因。

但是,質子到底是否衰變,還是一個有爭論的話題,等待理論和實驗的更進一步的發展。

因此,你的這些擔心,目前看來是不必要的。

就算人類文明要完,也不會是因為質子衰變引起的吧……

謝謝!


大於2.1*10^29年,質子是穩定的。


質子衰變是一些GUT的一個推論,但是目前沒有觀測到任何證明質子會衰變的證據。因此這些GUT還不能說已經被證實了。


謝邀:

理論上是存在的,但是我們的宇宙現在實際太年輕了,所以估計還觀測不到。

另外,任何東西都會變化,宇宙唯一不變的就是變化,生存和死亡其實都是不斷演化的過程,萬物皆平等,不管你是馬雲還是一個質子。只是死亡的現象不同而已。

現在人類的科技也處於一個嬰兒階段,甚至人類的科技還是僅僅是一個胚胎,等到人類能夠徹底理解光速的意義的時候或許才能算得上一個嬰兒。

或許有那麼一天人類能夠走出自己現在的星系,甚至走出現在的宇宙也不一定。

我們唯一能做的就是,使勁活,別自己做死,在掌握核聚變之前,別讓自己的產品弄死自己(比如人工智慧,核戰爭,甚至極端宗教),在掌握光速航行之前別被各種天災,比如小行星乾地球。太陽異常活動等,在掌握光速旅行以後1000年內別被其他星系的高級文明滅種。那麼我們或許就能夠大量的觀測到質子的死亡。

如果人類有走出這個宇宙的能力的時候,那麼也就有了挽回質子死亡的能力。


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