第91章 質子衰變(1 / 2)

宇宙形成後的12年,星係將是黑暗的、分散的。黑洞、中子星、白矮星和棕矮星在宇宙中遨遊(那些我們還能通過小小的宇宙地平線看到的天體),亮度與之前比起來將顯得非常微弱。

但是即使已是這麼“狼藉”,也不是最終的結果。

物質不是永恒的。我們知道,很多類型的原子核和亞原子顆粒都會衰變。鈾帶有放射性:過了一段時間,一個鈾核將“自發地”裂變成較輕的元素(這個過程被稱為核裂變),並釋放出一定的能量。核裂變的時間是隨機的,但是如果增加樣本數量,還是有章可循的。我們可以計算樣本衰減一半需要的時間,這個數字是非常穩定的。對於鈾來說,它的樣本衰減一半(變成鉛)需要45億年。這個時間長度就是鈾的半衰期(half-life)。如果用一磅鈾作為樣本,那麼過了45億年,還剩半磅,那一半已經變成鉛了。再等45億年,剩下的鈾的一半也會變成鉛(還剩四分之一磅鈾)。再過45億年,就剩下八分之一磅了。最終,它會全部變成鉛,但你要有足夠的耐心。

中子這樣的顆粒也會衰變,它們的半衰期大約是11分鍾。隻有在它們處於單獨狀態、自由遨遊時,這種情況才會出現;在原子核中,它們很穩定(有人說,這有點像企業中的情形)。當它們衰變時,會產生一小撮更小的顆粒和一點能量。

直到最近,質子還被認為是永遠穩定的。不過當麵對宇宙滅亡這樣一個時間跨度時,“永遠”就有了不同的意思。

從理論上說,質子衰變成低質量的顆粒是非常難的,平均時長在133-145年之間(確切的數字還不清楚,因此為了避免爭論,我們選一個中間的數字:137年)。目前,還沒有明確地看到衰變的質子,我們不必等那麼長時間:如果我們收集足夠多的質子,比如137個,那麼我們就能看到每年衰變一個。這個辦法已經被付諸實施,科學家還沒有看到任何質子發生衰變。如果衰變時間偏離一點——比如是138年——那麼這將使得這個過程更難觀測……不過138年與我們在本章中討論的時間比起來仍然很小。不過科學家們堅信它們會的,隻要有足夠的時間。

我們有的是時間。在一個給定的質子樣本——比如說,一個白矮星——中,一半的質子會在137年後衰變。再過137年,又會有一半衰變。過了幾個138年後,它們將全部消失。

和其它亞原子衰變反應一樣,當質子衰變時,它會產生更小的顆粒和能量。屆時,質子衰變釋放的能量會把其所在的天體稍微加熱。