如果你觉得自己活得久,那是因为你没见过质子。这帮不讲武德的微观颗粒,活了140亿年还tnd一点衰老迹象都没有。
科学家们不服了,非要找出它们的死亡证据。
宇宙这个破地方已经存在了将近140亿年,恒星死了一茬又一茬,银河系转了不知道多少圈,唯一不变的是质子这群倔驴似的微粒还在那硬撑着,活得比谁都滋润。
你想想,这世上什么东西不会坏?
你家那刚买的冰箱保修期还没过就开始漏水;隔壁老王的头发三十岁就全部撤退;甚至连铀这种猛料最后都会变成铅。
可偏偏质子,这种构成我们一切物质的基本粒子,就像开了挂一样,亘古不变。
这不合理啊!
科学家们坐不住了,花了大价钱造了一堆巨型探测器,就为了抓到一个质子自杀的证据。
结果呢?
一无所获!这帮质子太能装了,在实验室里愣是一个都不肯死给你看。
要搞清楚质子为什么这么能活,咱得先扒一扒物质的底裤。
中学化学告诉我们,万物由原子组成。
但原子内部比综艺节目后台还复杂:有质子、中子挤在原子核里,周围是一群跑龙套的电子。
更变。态的是,质子和中子内部还塞了三个叫"夸克"的小东西。
讲真,原子世界比你想象的复杂多了,比娱乐圈的关系网还乱。
但有一点很搞笑:质子和电子稳如老狗,中子就不行了。
把中子单独拎出来,它连15分钟都撑不住就裂开了。
这就像那种离了团队就活不下去的艺人,格局小了啊!
为啥质子和电子能千秋万代?因为宇宙有几条硬规定,叫"守恒定律"。
通俗点说,就是宇宙设了几道门槛,你想转化必须遵守规则,不然免谈。
这就像你玩乐高。
假设你有10000块乐高,你可以搭城堡、摩天轮、还是啥稀奇古怪的东西,但无论怎么拼,块数永远是10000,一块都不能凭空出现或消失。宇宙对粒子也是这个德行。
具体来说,粒子世界的"货币"有几种:能量、电荷、重子数和轻子数。
这就像你去国外旅游,除了带现金,还得带信用卡、支付宝、PayPal,样样不能少。
能量这玩意儿你可能感觉很抽象,但它就像银行账户余额一样实在。爱因斯坦那个E=mc²告诉我们,质量就是能量的一种表现形式。
在粒子衰变这场游戏里,重的可以变轻(多余的质量变成动能),但轻的绝不可能无中生有变重。
这就像你可以把一百块变成一堆零钱,但你想把一块钱变成一百块?做梦去吧!
电荷也是必须守恒的。
质子带着+1的电荷,如果它要衰变,产物的电荷总和也必须是+1,一点都不能差。电子带-1电荷,质量只有质子的万分之五。正电子则是电子的反物质双胞胎,带+1电荷。
理论上,质子(重,+1电荷)可以衰变成正电子(轻,+1电荷)加光子(轻,0电荷)。
但自然界压根不这么玩,因为还有两个更变态的守恒量:重子数和轻子数。
质子、中子这些重量级选手属于"重子"家族,都带着重子数B=+1的标签。电子这类轻量级选手属于"轻子"家族,带着轻子数L=+1的标签。反物质则带着相反的标签。
这就像古代的门第观念,门当户对才能联姻。重子只能和重子玩,轻子只能和轻子搞,两个圈子绝不能乱来。
如果质子(重子)想变成正电子(轻子),就相当于贵族想变平民,宇宙的潜规则不允许这种越界行为。
这就解释了为什么中子(电荷0,质量939.6 MeV,重子数+1,轻子数0)可以衰变成质子(电荷+1,质量938.3 MeV,重子数+1,轻子数0)、电子(电荷-1,质量0.511 MeV,重子数0,轻子数+1)和反电子中微子(电荷0,几乎没质量,重子数0,轻子数-1)。
你算算账就知道,前后的"货币"数量分毫不差。
质子作为最轻的重子,实在找不到比它更轻的重子了。
它想衰变?没门!除非宇宙规则出bug。
所以质子真的能活到宇宙尽头?这可不是哲学问题,而是实打实的实验问题。
理论上,有可能存在某种超级变态的新物理规律,允许守恒律被微弱违反。为了抓住这种可能性,科学家建造了重达几万吨的超级探测器。
目前的实验结果告诉我们,质子的最低寿命是2×10³⁴年,这比宇宙年龄长万亿万亿倍。
简单说,就算质子会死,它也能活到把你、我、地球、太阳、整个银河系都熬成灰了还在那嘚瑟。
真是活久见。
科学家们不服输的精神简直令人感动。他们还在继续寻找质子衰变的证据,正在建设的深地下中微子实验(DUNE)除了研究中微子,也会顺便看看能不能抓到一个自杀的质子。
如果真有一天质子衰变被发现了,物理学教科书估计得重写了。不过按目前情况看,质子这群老顽固似乎铁了心要把"不死"这个人设进行到底。
在浩瀚宇宙中,万事万物都会衰亡,唯独质子还在那装immortal。
这是不是宇宙最大的讽刺?
可能只有时间能告诉我们答案……如果时间真的存在的话。
(本文完)