宇宙中任何东西都是有寿命的,那么原子、原子核、中子、电子和质子的寿命各是多久?

这个问题太难了,物理学尚无逻辑自洽的统一计算模型,属于超现代物理学,不妨超一下?

迄今尚无粒子寿命的统一定义与分类 。

其一,放射性元素寿命,指最终分解到非放射性元素的时间,不涉及质子进一步分解 。半衰期公式:N=N0*?^(t/T),M=M0·?^(t/T),其中,N/M是衰变后的核子总数/总质量,N0/M0是衰变前的核子总数/总质量,t是衰变时间,T是半衰周期 。这个不难理解 。

其二,质子与电子的寿命,其定义尚不明确 。由于质子在通常情况下极其稳定,传统认为质子的寿命是无限长的 。换句话说,质子与电子是宇宙固有的、永恒不变的 。

其三,不过,“强弱电统一理论”认为,质子与电子也是非永恒的,请参阅下面的引用资料 。

1974年乔治Georgi和格拉肖Glashow提出强弱电三种相互作用力的SU(5)大统一理论:质子是不稳定的,质子寿命1e28~2.5e31年 。预言:质子可电荷量子化,所有电荷应是e/3的整数倍;推测:若证实质子会衰变,大约1e35年后,宇宙万物变成极其稀薄±电子的等离子体 。

我认为,SU(5)统一论是熵增加原理的演绎,有建树,但不完备 。因为她没有或无法考虑宇宙真空场的万有引力,这一不可或缺的要素 。

宇宙微波背景是等离子体的最终归宿

其一,宇宙空间,存在最大熵的超真空超低温的真空场介质,即宇宙微波背景物质,简称基态场物质,对应的场量子是基态引力子 。按实测数据:其温度T=2.725K,波长λ=7.35cm,频率f=4e9Hz,计算引力子体积V=4.2·(λ/2π)3 。据热二定律有m=3kT/c2,可推引力子的质量:m=1.26e-39kg 。

其二,基态场量子或引力子,意味着熵最大,基本粒子分解到最均匀分布的最小物质单元 。在基态环境下,所有玻色子,包括光子与介子等,所有费米子,包括电子、质子、α粒子等,将一律分解到可全同化的基态引力子 。这是一个极其漫长的衰变历程 。

等离子体与光子衰变为引力子的时间

可以“电子与光子寿命的分析计算”作为其它粒子寿命的估算依据 。

电子的历史旅程:原子核外的约束电子→地球辐射带的自由电子→变态为深太空环境的电磁波光子→分解为宇宙背景辐射的引力子 。

物理常识告诉我们:固体晶胞物质的挥发性,取决于原子内部结构与外部饱和蒸气压 。

在上千公里的大气层上界,气体分子将挥发为等离子体 。

在数万公里的地球辐射带,大质量的阴离子将分解为自由的质子与中子,中子会在15分钟变成质子、电子与中微子 。

在数亿公里的深太空,电子可突变为临界光子,波长为电子康普顿波长,即临界波长:λ*=2.42e-12m,相应的:f*=1.24e26Hz,m*=0.911e-30kg 。

可见,从电子衰变为光子,不妨设想到到太阳系的边缘,大约1光年 。若电子速度0.001c,也就1000年,几乎可以忽略不计 。

下面考虑光子的衰变历程 。这涉及哈勃定律与热力学红移 。笃信大爆炸的读者可跳过 。

请看下面引文,我对哈勃常数的解释 。

电磁波的红移公式是:f'=f(c-v')/(c+v) 。其中,f':是哈勃望远镜测得的红移频率,f是类星体辐射的初始频率,v'是望远镜的速度,v是类星体的速度 。哈勃退行常数换算:H0=73km/s/Mpc =0.002m/s/ly,意思是:若光每走“1光年”,类星体就加速退行“2毫米/秒”;若光每走“1亿光年”,类星体就加速退行“200千米/苗=0.00067c” 。设哈勃望远镜运动速度:v'=0,波长就伸长λ'/λ=(c+v)/c=1.00067倍 。这就是类星体的热核反应减弱所对应的1亿光年的红移梯度 。显然,1亿光年的电磁波仅仅降频0.67‰,这对于探索宇宙的人类而言,几乎可谓永恒 。可见极其缓慢的电磁波红移降速几乎可以忽略,仍旧按正常红移即可 。

引文与本文相关的关键是:电磁波每走1亿年,则降频0.67‰,光每降频100倍需15亿年 。

假设,从临界频率“f*=1.24e26Hz”降到最低频率f0,其最大光子体积V0视同6.4亿个引力子的体积:V0=6.4e8×4.2×1.173=43m3,则光子半径按:r03=V0/4.2=3√10,r0=2.2m,则光子最低频率:f0=c/λ0=c/2πr0=2.17e7Hz 。

【宇宙中任何东西都是有寿命的,那么原子、原子核、中子、电子和质子的寿命各是多久?】降频倍数=f*/f0=1.24e26/2.17e7=5.7e16 。临界光子的寿命:t=(5.7e16/100)×15=8.6e23年,即:t=2.7e31秒 。相当于电子与质子的寿命,大约为“1e24亿年”,相当于光子在宇宙中走了“1亿亿亿光年” 。

好了,本答stop here 。请关注物理新视野,共同切磋物理逻辑与中英双语的疑难问题 。

其他网友观点

谢谢邀请 。

所谓《寿命》,应该说的是《时间》 。俄国科学家罗蒙诺索夫创立了物质不灭定律 。物质的不灭,体現在可以转化 。

化学反应就是最好的例子 。参与反应的《反应物》,在一定的条件下,原子或离子,往往通过《电子的得失》,或组成《共价键》的形式,形成新的物质 。这一过程,电子的寿命並未终结 。

再如核反应为例,无论是原子弹爆炸发生的链式反应,还是说氢弹涉及的热核反应,原子核内的中子和质子,只是重新组成新核,但並没有《丧命》,而依然《活着》 。

其他网友观点

物质的寿命,是物质在空间中运动存在的时间,也就是存在本物质不变成其它物质 。也可以用本相这个词,但还是用元素恰当 。

元素也是有存在时间的 。但其存在时间与其存在空间成正比 。空间越大,寿命也越大,空间越小,寿命也越小 。

元素存在的主要时间标致是原子核的存在,而原子核是场作用力的主要体现 。在宇宙深处存在一些很强大的场,元素物质太靠近这种场的时候,场作用力可以撕碎元素的原子核,此时为物质元素的寿命终结 。大星系碰撞就属于其中的一种物质寿命终结形式 。

    推荐阅读