質子衰變

坐在每個氫原子核心的那個質子，就我們所見而言是完全永恆的。電子、光子和質子是其餘物質賴以建立的磐石；倘若質子會散架，連原子本身都會有個保存期限。質子衰變是一種被預言卻從未觀測到的過程：質子最終瓦解成更輕的粒子——例如一個正電子和一個中性 π 介子——這意味著普通物質終究並非永恆，只是壽命長得驚人罷了。

在標準模型裡，質子受到一條叫「重子數守恆」的記帳規則保護，這條規則乾脆禁止它衰變。但大統一理論把夸克和輕子放進同一個家族，便自然地允許一個夸克變成一個輕子，於是悄悄打破了那層保護。問題在於時間尺度：預言的質子壽命長得無法想像——至少在 10^34 年左右，那是當前宇宙年齡的一萬億億倍。你等不了那麼久，於是改為一次性盯住極大量的質子：盯著一個巨大的水槽，哪怕衰變率極其微弱，一年裡也總該有幾個「蹦」出來。

質子衰變之所以重要，是因為它是我們手上對大統一最乾淨的實驗室檢驗。那些裝著數萬噸超純水、深埋地下以屏蔽宇宙線的探測器，已守望數十年，沒有見到哪怕一例毫不含糊的質子死亡。這些「未探測到」已經排除了最簡單的大統一理論，並不斷給其餘的理論上緊螺絲。它仍是物理學最有耐心的偉大實驗之一：一旦發現將是革命性的，而即便持續的沉默也富含資訊。