摘要：尽管氢、氧等生命构成元素在日常生活中看似稳定，科学界却怀疑这些基本粒子可能并不如我们所想的那样持久。多种物理学理论提出，质子可能会缓慢但最终衰变。这种潜在的衰变挑战了我们对物质稳定性的理解，并为探索宇宙的基本组成提供了新的视角。

信息来源：https://phys.org/news/2025-09-life-blocks-stable.html

尽管氢、氧等生命构成元素在日常生活中看似稳定，科学界却怀疑这些基本粒子可能并不如我们所想的那样持久。多种物理学理论提出，质子可能会缓慢但最终衰变。这种潜在的衰变挑战了我们对物质稳定性的理解，并为探索宇宙的基本组成提供了新的视角。

寻找质子衰变的证据

为了检测质子的衰变，科学家们已经在日本的超级神冈天文台进行深入研究。尽管目前尚未发现确凿的质子衰变信号，已知的实验数据表明，如果质子真的衰变，其寿命可能超过10331033年，这个时间规模令人震惊，超出了人类的历史和科学探索的时限。

然而，超级神冈天文台的仪器在探测低能衰变碎片方面存在局限性，使得一些可能重要的信号被错过。最新的研究显示，江门地下中微子天文台（JUNO）和地下深部中微子实验（DUNE）可能能够弥补这一缺陷。这两个天文台的探测器设计互补，使得它们能在较低能量阈值下检测到质子衰变。

质子衰变链。图片来源：物理评论快报 （2025）。DOI：10.1103/cxvm-p412

弗吉尼亚大学物理系副教授、研究合著者伊恩·舒梅克强调，降低检测阈值的能力将开启一个更广阔的窗口，使得之前可能被遗漏的衰变信息得以被捕捉。他表示：“通过这项技术，我们可以更灵敏地探测不同类型的质子衰变。”

新粒子的潜在发现

舒梅克和同事的研究还暗示，质子衰变实验对地球内部任何地方的质子都非常敏感，特别是当质子衰变为新基本粒子时。例如，科学家们长期以来都在寻找一种被称为“无菌中微子”的新粒子。这一粒子的发现将可能在确定中微子质量的来源方面发挥重要作用。

这一研究不仅为质子衰变提供了新的探测手段，还在新物理学领域开启了新的研究机会。舒梅克表示：“我们的初步探索暗示了许多富有前景的理论和实验研究机会，这些研究可能会引领我们实现突破性的新发现。”

开启新物理学的探索之路

科学界对质子衰变的探索不仅限于理论分析，实际实验的推进将可能深化我们对物质和宇宙的基本认识。质子作为物质世界的基石，其衰变不仅可能挑战传统物理学的观点，还可能迫使我们重新审视整套物理理论。

这一研究的潜在影响将超越粒子物理学，可能对宇宙学和早期宇宙的研究提供重要线索。例如，通过寻找衰变所产生的新粒子，科学家们可能揭示出与宇宙膨胀、暗物质及其组成相关的未知信息。

质子的稳定性一直是现代物理学的一个重要假设，然而recent studies显示，它们可能并不像想象中那样永恒。通过不断推进实验与理论的结合，科学家们正在逐步揭开这一谜团。质子衰变的研究不仅或许改变我们对物质的基本理解，更将为未来科学发现奠定基础。

面向未来，科学界期待能在质子衰变的探测中获得新的实证，以此推动量子物理、宇宙学等重要领域的进一步发展。这一切，都将有助于揭示我们周围世界深层次的秘密，并为人类的科学探索提供新的动力。

来源：人工智能学家