質子衰變：質子會死嗎

質子會衰變嗎？超級神岡至今沒有看到質子衰變，質子壽命超過 10³⁴ 年；它會不會衰變，取決於還沒被證實的大統一理論。遊戲裡的結局「質子衰變」，讓玩家守在宇宙的終點，看著最後一個質子衰變。這是一個需要真實等待的結局，解鎖條件裡有“在現實中等待 24 小時”。

這一頁先說怎麼解鎖，再講質子衰變的真實現狀，然後講粒子物理裡與它相關的研究：夸克、反物質、物質為什麼多於反物質，以及中微子。

怎麼解鎖

• 提示：有些結局只能真的去等。
• 條件：點亮“最後一個質子”，見證宇宙終局，然後在現實中等待 24 小時。
• 獎勵：解鎖能量星座的命運節點“宇宙工廠”。

結局屬於“物理”類。“最後一個質子”節點的說明是：選擇守在宇宙的終點，看著最後一個質子衰變。這個結局需要真實地等待 24 小時，這是遊戲裡設計的等待，不是物理實驗的要求。

真實的現狀

• 沒有看到：超級神岡至今沒有看到質子衰變。
• 壽命下限：質子壽命超過 10³⁴ 年。
• 取決於什麼：質子會不會衰變，取決於還沒被證實的大統一理論。

宇宙遠期的圖景裡，質子衰變是一個“或許”。有一項研究推算了宇宙在萬億年乃至更久之後的命運：恆星熄滅、質子或許衰變、黑洞最終蒸發（Adams 與 Laughlin，《Reviews of Modern Physics》1997）。黑洞的蒸發則來自另一個發現：量子效應讓黑洞緩慢輻射能量，黑洞不是永恆的（Hawking，《Nature》1974）。

質子裡有什麼

• 夸克模型：蓋爾曼提出質子和中子由更小的“夸克”組成，為粒子動物園帶來了秩序（蓋爾曼，《Physics Letters》1964）。
• 漸近自由：夸克靠得越近，相互作用越弱，離得越遠，反而拉得越緊，這解釋了為什麼夸克永遠被關在一起（Gross 與 Wilczek，《Physical Review Letters》1973）。
• 完美液體：重離子對撞重現了宇宙最初幾微秒的夸克-膠子等離子體，它的行為像幾乎沒有黏性的液體（STAR Collaboration，《Nuclear Physics A》2005）。

物質為什麼多於反物質

• 薩哈羅夫條件：薩哈羅夫列出宇宙產生“物質多於反物質”所需的三個條件，至今仍是研究的出發點（Sakharov，《JETP Letters》1967）。
• CP 破壞：K 介子的衰變顯示，物質和反物質的物理規律並不完全對稱（Christenson、Cronin、Fitch 與 Turlay，《Physical Review Letters》1964）。
• 狄拉克方程：狄拉克把量子力學和相對論結合起來描述電子，方程的解意外地預言了反物質（Dirac，《Proceedings of the Royal Society A》1928）。
• 正子：安德森在宇宙射線中拍到帶正電的電子，人類第一次看到反物質（Anderson，《Physical Review》1933）。

中微子

在核反應堆旁守候多年，終於捕捉到這種幾乎不與任何東西作用的“幽靈粒子”（Cowan、Reines 等，《Science》1956）。超級神岡探測器後來發現中微子會在三種類型間變身，這意味著它們有質量（Fukuda 等，《Physical Review Letters》1998）。超級神岡也正是“至今沒有看到質子衰變”的那臺探測器。

上面這些都是相關的真實研究，它們講的是粒子物理的背景，並不能證明或否定質子衰變。

遊戲設定，不是真的

質子衰變留下的話是虛構。

想讀原文，可以搜這些題目

• Gell-Mann（1964）：《A schematic model of baryons and mesons》，大意是“重子與介子的簡化模型”
• Gross 與 Wilczek（1973）：《Ultraviolet behavior of non-abelian gauge theories》，大意是“非阿貝爾規範理論的紫外行為”
• Sakharov（1967）：《Violation of CP invariance, C asymmetry, and baryon asymmetry of the universe》，大意是“CP 不變性的破壞、C 不對稱與宇宙的重子不對稱”
• Christenson 等（1964）：《Evidence for the 2π decay of the K2 0 meson》，大意是“K2 0 介子 2π 衰變的證據”
• Dirac（1928）：《The quantum theory of the electron》，大意是“電子的量子理論”
• Anderson（1933）：《The positive electron》，大意是“正子”
• Cowan、Reines 等（1956）：《Detection of the free neutrino: a confirmation》，大意是“自由中微子的探測：一次證實”
• Fukuda 等（1998）：《Evidence for oscillation of atmospheric neutrinos》，大意是“大氣中微子振盪的證據”
• STAR Collaboration（2005）：《Experimental and theoretical challenges in the search for the quark–gluon plasma》，大意是“搜尋夸克-膠子等離子體的實驗與理論挑戰”
• Hawking（1974）：《Black hole explosions?》，大意是“黑洞爆炸？”
• Adams 與 Laughlin（1997）：《A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects》，大意是“垂死的宇宙：天體物理物件的長期命運與演化”