任何东西都有寿命,那质子的寿命究竟是多久呢?
有些原子核不稳定,会衰变为其他物质,比如碳-14会衰变为氮-14;衰变物质有半衰期,也就是说衰变物质的一半衰变所需的时间。碳14的半衰期为5730±40年。质子的平均寿命很长,理论预测质子也会衰变。位于日本超级神冈(super-kamokande),最初是为了研究质子衰变而建造的。超纯水有5万吨,周围有上万个光电倍增管,用来探测质子衰变。经过近十年的观察,只发现了一些疑似质子衰变的现象,质子的半衰期无法准确测量。最后得出质子平均寿命的下限是10^35年,比我们宇宙的年龄长十亿倍。
后来这个项目变成了中微子探测项目,质子衰变现象仍然是科学界未解决的问题。原子寿命原子是化学反应中不可分割的基本粒子。已知的种类有118种,但在物理条件下可以细分为原子核、电子、中子和质子。原子衰变,物理学经常用半衰期来衡量原子寿命。每个原子的半衰期不同,最短的钋215只有0.0018秒,最长的铀U238是45亿年,C14是5730年。原子核中的中子和质子特别稳定,它们的内部库仑力可以束缚它们衰变10年;
如果把中子寿命从原子核的自由中子中分离出来,它会迅速衰变为质子、电子和反中子,平均寿命为15分钟;电子是物理上不可分割的基本粒子。有人认为粒子越小,寿命越长,电子可以和138亿年的宇宙同龄;质子寿命因为质子是最轻的重子,所以在不违反重子数守恒的情况下,不能衰变为其他更轻的粒子。根据大统一理论,质子的寿命可以是10年,比宇宙的寿命要长。
有些原子结构稳定,化学性质惰性。可以说这些原子的半衰期极其漫长,可以高达数十亿年。有些原子结构不稳定,过一段时间就衰变了。比如钋215只需要0.0018秒。很多人工元素存在时间很短,有的甚至无法捕捉。