第五章 基本粒子和自然的力（8 / 10）

验室里直接证实大统理论。然而，如同在弱电统理论中那样，们可以检测它在低能量下推论。

其中最有趣是预言是，构成通常物质大部分质量质子能自发衰变成诸如反电子之类更轻粒子。其原因在于，在大统能量下，夸克和反电子之间没有本质不同。正常情况下个质子中三个夸克没有足够能量转变成反电子，由于测不准原理意味着质子中夸克能量不可能严格不变，所以，其中个夸克能非常偶然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。