質子半衰期高達1000億億億年，科學家是如何進行測量的？

質子的半衰期至少為10^35年（1000億億億年），這是當前日本超級神岡探測器給出的測量資料，關於質子半衰期的準確值，在理論上還是一個謎團；這麼長的半衰期，哪怕一個人身上的所有質子，在一生中也很難發生一次質子衰變事件。

我們知道，原子由原子核與核外電子構成，原子核又由質子和中子構成；中子在自由狀態下的半衰期大約只有15分鐘，但是在原子核內卻異常穩定。

而質子無論在自由狀態下，還是存在於原子核中都很穩定，標準模型預言質子也是可以發生衰變的，衰變產物是更輕的基本粒子，比如π介子、正電子和中微子等，但是從實際中來看，質子衰變半衰期肯定是非常長的，理論預言也長達10^31年。

在上世紀八十年代，日本建造了一臺名為“神岡核子衰變實驗”的探測器，主要目的就是為了探測質子衰變現象，該探測器建在地下1000米深處，使用5萬噸的超純水，1萬多個光電倍增管，用來捕捉質子衰變時釋放的粒子。

5萬噸超純水大約有3*10^34個質子，探測器經過多次升級和改進後，哪怕其中有一個質子發生衰變，都能被探測器捕捉到蹤影，但是也有來自外界粒子的影響，經過多年的探測，該裝置探測質子衰變的目標落空。

最大原因是質子衰變的半衰期，遠比理論預言的要長，根據該實驗的探測結果，科學家給出的結論是——“質子衰變的半衰期至少為10^35年”。

這個資料相當於2000萬億噸的物質，在一分鐘內平均只發生一次質子衰變事件，這樣的小機率事件，對於現有的探測器來說根本無法進行準確測量。

日本該探測器對質子衰變的實驗算是失敗的，但是該探測器在1987年捕捉到了來自大麥哲倫中超新星1987A發出的中微子，為此次超新星爆發提供了珍貴的資料。

後來該探測器改名為“超級神岡中微子探測實驗”，簡稱“超級神岡探測器”，專門用來研究中微子的性質，其中發現中微子振盪有關的現象，研究人員分別在2002年和2015年獲得諾貝爾物理學獎。

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