质子衰变

质子衰变 当质子衰变时，宇宙就要毁灭了么质子衰变跟宇宙毁灭有什么关系？最多我们这些小蝼蚁不能再苟活于苍茫星海之中而已。中子可以衰变为质子吗？

中子可以通过“β衰变”释放一个电子和一个反中微子，然后转化为质子；自由中子的寿命大约是15分钟，实验物理学用不同方法测量中子寿命存在差异，这就是困扰科学家几十年的中子衰变时间之谜。

原子核由中子和质子构成，中子不带电，质子带一个单位的正电荷，中子和质子的质量很相近，它们都是由三个夸克组成，但是质子和中子的半衰期却相差甚远。

自由质子非常稳定，日本超级神冈探测器测量的质子半衰期至少为10^35年（1000亿亿亿年），理论物理学预言的质子半衰期也几乎是这么长的时间。

但是自由中子很不稳定，平均寿命只有大约15分钟（平均寿命 = 半衰期 / ln2 ≈ 1.44*半衰期），然后会通过β衰变释放一个电子和一个反中微子，从而转化为一个质子，整个过程是满足重子数守恒的，但是中子在原子核中却非常稳定。

科学家测量自由中子平均寿命有两种方法，简述过程为：方法一：在容器中放入一定量的自由中子，一段时间后测量剩下的中子数目。

方法二：在容器中放入一定量的自由中子，一段时间后测量生成的质子数目。

两种方法都有着非常高的测量精度，实验经过几十年的改进，结果是方法一测量的中子平均寿命为14分39秒，方法二得到的结果比方法一多8秒，而且两种测量方法在较大误差范围内没有重叠，这样的结果让科学家很是困惑，被称为“中子衰变时间之谜”。

关于中子衰变时间之谜，科学家提出过很多猜想，刚开始怀疑是测量仪器精度导致，但是随着实验精度的提高，这一怀疑被排除了，这里面很可能隐藏着更大的奥秘。

比如在2018年1月，美国加利福利亚大学的两位物理学家，就提出在中子衰变过程中，大约有1%的概率发生了“暗衰变”转化为暗物质，这个解释可以中子衰变之谜，同时还能解释与暗物质有关的部分谜团，但是目前也只是猜想而已。

中子衰变时间之谜在宇宙学中非常重要，如果能解开其中的谜团，将有利于我们了解亚原子的形成过程，甚至有可能解开暗物质和暗能量之谜，然后开启新的物理学章程。

质子衰变时间物理上一个质子衰变要多久？

目前只是理论预测质子会衰变，还没有任何实验观测到这一现象。

理论预言质子在衰变的时候，通常会变成中性π介子和正电子。

至于衰变周期有多长，目前还没有准确的数据，可以确信的是比宇宙目前的年龄还要长。

质子是重子的一种，由两个上夸克及一个下夸克组成的，并且是质量最轻的重子，理论上来说比较稳定。

科学家将质子的重子数规定为1。

理论之所以预言质子会衰变，是因为质子的重子数不完全守恒，在极端情况下（例如宇宙大爆炸初期）存在对称性破缺。

在粒子物理学中，反应前各粒子的重子数之和等于反应后各粒子的重子数之和，这就是重子数守恒，重子数守恒实际上是夸克数守恒。

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文/流沙cool

质子衰变，是一种物理上的假设。

迄今为止，科学家还没有在任何物理实验过程之中观测到质子有衰变的痕迹。

在当前的标准模型里面，质子是一种重子，它可能是最低能态的，所以不会发生放射性衰变。

不过，也有科学家提出，质子也是会发生衰变的现象的，只不过这种衰变的过程是非常缓慢的，已经远远超过了宇宙的历史。

宇宙之所以还没有瓦解掉，就是因为质子是非常稳定的，理论上可以无穷的维系下去。

但是依据热力学，宇宙最终很可能将只有电子可以留存下去，则质子也是可以衰变的，只是这个过程已经漫长的人类无法去做观察。

美国理论物理学家马克斯认为，质子的衰变周期已经到达了10ⁿ100年之久。

这时间之漫长，已经远远超越了人类可以理解的程度，所以质子可以发生衰变，也不会对我们今天的人类文明发生任何的影响。