任何东西都有寿命,那么原子、中子、质子和电子的寿命是多少?

编辑:admin 日期:2019-02-10 17:14:21 / 人气:

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每种粒子的平均寿命不同,有些粒子的平均寿命甚至趋近于无限。
有些原子核是不稳定的,会衰变为其他物质,比如碳-14会衰变为氮-14;衰变物质存在一个半衰期,指衰变物质有半数发生衰变所需要的时间,碳14的半衰期为5730±40年。
表示1克的碳-14,经过大约5730年后,就只剩下0.5克碳-14,另外0.5g衰变成了氮-14。
对于单个粒子,物理学中更常用“平均寿命”,而非半衰期来描述粒子的存在时间,两者关系为平均寿命= 半衰期/ ln2。
比如,一些粒子的平均寿命为:
电子:平均寿命无限;
光子:平均寿命无限
自由质子:至少为10^35年;
铀-238:65亿年;
氚核:约17年;
自由中子:约15分钟;
π介子:250亿分之一秒;
μ子:0.0000022秒;
……
其中自由中子的平均寿命大约15分钟,衰变产物是质子、电子和反中微子;但是在原子核中的中子,会变得稳定。
质子的平均寿命非常长,理论预言质子也会发生衰变,坐落在日本的超级神冈探测器,最初就是为了研究质子衰变而建设的,里面有5万吨超纯水,周围上万根光电倍增器,用来探测质子衰变时的踪影。
经过近十年的观测,只发现了一些疑是质子衰变的现象,无法准确测定质子的半衰期,最终得到质子平均寿命下限为10^35年的结论,这比我们宇宙年龄还长一亿亿亿倍。
超级神冈探测器用来探测质子衰变的实验,算是失败的,但是却意外地捕捉到了许多超新星爆发时放出的中微子,尤其是1987A超新星爆发事件,后来该项目也转为对中微子的探测项目,而质子衰变现象,至今乃是科学上没有解决的问题。

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