为什么探测不到质子的衰变？

2014-04-27刘泰祥

科技创新与品牌 2014年6期

文/刘泰祥

系统相对论连载之六：

大统一理论SU(5)预言质子会发生衰变，许多科学家将质子是否会发生衰变视为检验标准模型正确性的重要证据。然而几十年过去了，实验探测却从未发现质子的衰变。笔者认为，质子衰变问题本质是粒子稳定性问题，下面先简要讨论系统相对论的粒子稳态边界条件。

1.物体和粒子的存在边界条件

系统相对论认为，物体和粒子的稳定性取决于其临界场[1]是否遭受破坏。换言之，如果粒子的临界场完好无损，那么它们就处于稳定状态；反之，如果粒子的临界场被破坏，那么它们就处于不稳定状态。如图所示，设cn粒子、电子、质子、原子核及一般物体的表面空间密度分别为ρcn0、ρe0、ρp0、ρnu0、ρob0，外界空间密度为ρ，则它们的稳态区间分别为：

ρ≤ρcn0，ρ≤ρe0，ρ≤ρp0，

ρ≤ρnu0，ρ≤ρob0

粒子稳态性与环境的关系

在现代物理学和系统相对论中，都将温度、压力视为环境条件，但在对温度、压力的理解上有所不同。在系统相对论中，压力本质是指爽子流体的内部应力，它与空间密度相对应，与其他无关；温度是指区域内光子能量密度，通过光子的平均边界空间密度ργb与压力相对应。因此，就粒子的稳态条件而言，温度和压力都是通过是否破坏了粒子的临界场而影响其稳定性的。

在整个宇宙中，黑洞大爆炸临界点是物体的最高存在边界，对应的温度压力为：ρcn0和Tmax；另一个极端是相邻黑洞的场域边界（即星际空间），它是宇宙中物体的最小存在边界，对应的温度压力为：ρ星际和Tmin（即星际温度2.73K）。由此可知，在我们的宇宙中，物体（包括粒子）的存在边界为：

ρ星际≤ρ≤ρcn0和Tmin≤T≤Tmax上式也是宇宙的常态边界条件。

2.原子核稳态边界

以放射性元素的原子核为例，这些元素在地球内部时，原子核的外界温压条件处于：ρ≤ρnuo和Tdown≤T≤Tup区间内，这时原子核处于稳态。当这些元素因地壳运动从地球内部来到地球表面时，一方面因温度降低而成为固态；另一方面因原子核之间的光子密度减小（温度超出稳态边界Tdown），导致相邻原子核之间相互作用增强、间距减小，进而边界空间密度ρ增大而超出稳态边界ρnu0。

即：ρ＞ρnu0和T＜Tdown

如图中放射性原子核温压曲线下端虚线部分，这时原子核因临界场遭受破坏而处于不稳定状态，且距离稳态边界越远越不稳定，即放射性越强。

反之，如果放射性元素从地球内部稳态区进一步向地心靠近，光子密度增大，原子核外界空间密度从原子核之间的边界空间密度转变为光子之间的边界空间密度，当光子之间的边界空间密度高于原子核表面空间密度时，原子核临界场遭受破坏而处于不稳定状态。这时：

ρ＞ρnu0和 T＞Tup

如图中放射性原子核温压曲线上端虚线部分。实际上，图中ρnu0和Tup对应的点是产生原子核条件，换言之，在上端虚线部分还不具备该原子核的产生条件，当然也就不存在该原子核。一旦该原子核进入这个区域，就会发生衰变。