地获得足够能量进行这种转变,这样质子就要衰变。夸克要得到足够能量概率是如此之低,以至于至少要等100万亿亿亿年(1后面跟30个0)才能有
次。这比宇宙从大爆炸以来
年龄(大约100亿年——1后面跟10个0)要长得多
。因此,人们会认为不可能在实验上检测到质子自发衰变
可能性。但是,
们可以观察包含极大数量质子
大量物质,以增加检测衰变
机会。(譬如,如果观察
对象含有1后面跟31个0个质子,按照最简单
GUT,可以预料在
年内应能看到多于
次
质子衰变。)
人们进行系列
实验,可惜没有
个得到质子或中子衰变
确实证据。有
个实验是用
8千吨水在俄亥俄
莫尔顿盐矿里进行
(为
避免其他因宇宙射线引起
会和质子衰变相混淆
事件发生)。由于在实验中没有观测到自发
质子衰变,因此可以估算出,可能
质子寿命至少应为1千万亿亿亿年(1后面跟31个0)。这比简单
大统
理论所预言
寿命更长。然而,
些更精致更复杂
大统
理论预言
寿命比这更长,因此需要用更灵敏
手段对甚至更大量
物质进行检验。
尽管观测质子自发衰变非常困难,但很可能正由于这相反
过程,即质子或更简单地说夸克
产生导致
们
存在。它们是从宇宙开初
可以想像
最自然
方式——夸克并不比反夸克更多
状态下产生
。地球上
物质主要是由质子和中子,从而由夸克所构成。除
由少数物理学家在大型粒子加速器中产生
之外,不存在由反夸克构成
反质子和反中子。从宇宙线中得到
证据表明,
们星系中
所有物质也是这样:除
少量当粒子和反粒子对进行高能碰撞时产生出来
以外,没有发现反质子和反中子。如果在
们星系中有很大区域
反物质,则可以预料,在正反物质
边界会观测到大量
辐射,该处许多粒子和它们
反粒子相碰撞、互相湮灭并释放出高能辐射。
们没有直接
证据表明其他星系中
物质是由质子、中子还是由反质子、反中子构成,但二者只居其
,否则
们又会观察到大量由涅灭产生
辐射。因此,
们相信,所有
星系是由夸克而不是反夸克构成;看来,
些星系为物质而另
些星系为反物质也是不太可能
。
为什夸克比反夸克多这
多?为何它们
数目不相等?这数目有所不同肯定使
们交
好运,否则,早期宇宙中它们势必已经相互湮灭
,只余下
个充满辐射而几乎没有物质
宇宙。因此,后来也就不会有人类生命赖以发展
星系、恒星和行星。庆幸
是,大统
理论可以提供
个解释,尽管甚至刚开始时两者数量相等,为何现在宇宙中夸克比反夸克多。正如
们已经看到
,大统
理论允许夸克变成高能下
反电子。它们也允许相反
过程,反夸克变成电子,电子和反电子变成反夸克和夸克。早期宇宙有
时期是如此之热,使得粒子能量高到足以使这些转变发生。但是,为何导致夸克比反夸克多呢?原因在于,对于粒子和反粒子物理定律不是完全相同
。
直到1956年人们都相信,物理定律分别服从三个叫做C、P和T对称。C(电
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