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「科学家」质子之死：粒子衰变如何推出万有理论( 二 )


收集万有理论证据的另一种方法是观察质子的分解 。
超高能量中 ， 三股力量相遇 。 甚至在更高的能量下 ， 重力也可能会与其他三股力量结合在一起 ， 从而证实万有理论的存在 。 探索这些粒子的感觉就像是在数学线索包围中获得更大 ， 更全面的图像 。
夸克能够感受到强大的核力量 ， 轻子却不能 。 它们之间的差异意味着夸克可以变成其他夸克 ， 轻子可以变成其他轻子 ， 但是夸克永远不能变成轻子 ， 反之亦然 。 两种类别之间有界限 。
但在万有理论中 ， 两种粒子可以相互跨越 。 质子的衰变是可能的 ， 因为夸克可能衰变成轻子 。 科学家预测 ， 如果质子确实分解 ， 它将衰变成正电子和中性介子 。 但这些粒子的总质量将远低于原始质子的质量 。 因此 ， 由于E=mc2 ， 相应的能量将被释放 ， 只要技术足够灵敏就可以检测到 。
图源：pixabay
我们在地底下准备了大桶纯净的苏打水 ， 提供一个安静的空间 ， 可在其中观察中微子和质子的寿命 。 质子衰变释放的能量埋在厚厚的粒状地球下 ， 它发射的辐射可由光电倍增管捕获 。
这是一种可能改变我们对宇宙的理解的短暂现象 ， 如此细微且短暂现象居然可以揭示我们身边世界深刻的真相 ， 这实在令人惊异 。 质子衰变的瞬间 ， 便是一次科学革命 。
然而 ， 这一改变世界的现象却难以目睹 ， 原因在于目前估计质子的半衰期为1034年 ， 可能高达1037年 。 经过这段漫长的时间 ， 所有质子 ， 以及我们所知的所有复杂的物质结构都将分裂并从宇宙中消失 。 那是一个黑暗的宇宙：只有在某一点上充满了持续不断的黑洞 ， 光子或电子仍在辛苦地旋转 。
图源：Chukman So / CERN
艺术概念图显示了一条被捕捉的反物质射线 。 在大爆炸之时 ， 物质和反物质本来应该数量相等 ， 但我们这个充满物质的世界显示出两者之间明显的差距 。 在万有理论中 ， 通过假想的X和Y玻色子以及对应的反X和Y玻色子的存在解开了这个谜团 。
这是非常罕见的 ， 即使在未来几十年质子确实衰减了 ， 我们可能永远也看不到它的发生 。 不是因为它不存在 ， 而是因为质子衰减是隐秘且短暂的 。
但这确实是存在万有理论的重要证据 。 根据质子衰变事件 ， 我们可以将其扩展为解释所有事物完整而有力的理论 。 解释宇宙粒子和力的起源、人类的起源以及我们所经历的一切 。
针对5万吨地下水的超级神冈探测器实验仍在继续进行 。 但科学家发现 ， 人类见证质子衰变的希望变得越来越渺茫 。 过去几年不断增长的数据和发生的变化无疑使检测变得更加困难 。
超级神冈探测器及玻璃状的超纯水湖
但是质子衰变太重要了 ， 这是一种肉眼难以察觉的现象 。 捕获此过程中辐射的几率很小 ， 但它们带来的影响却是巨大的 。 在地球的腹部留出一些空间 ， 可以让质子可以在那里存活并在周围移动 。 其中某个质子的衰变可能会带你一窥宇宙的基础数学、遥远的未来科学 ， 以及对宇宙最深远过去的理解 。
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