宇宙中有一些东西，如果你让它们独处足够长的时间，它们最终会衰变。其他事情，无论我们等待多久，从未被观察到腐烂。这并不一定意味着它们真的很稳定，只是如果它们不稳定，它们的寿命会超过某个可测量的极限。虽然已知大量粒子-无论是基本粒子还是复合粒子-都是不稳定的，一些原子核不稳定，但平均寿命远远超过宇宙的当前年龄，但从观测和理论的角度来看，一些粒子似乎永远是真正稳定的。
但是，它们真的非常稳定，注定永远不会腐烂，即使宇宙时钟永远向前运行？或者，如果我们能等待足够长的时间，我们最终会看到一些甚至所有这些粒子最终衰变吗？那么最简单的稳定复合粒子，每个原子的核心：质子呢？这就是Patreon支持者kilioopu想知道的，只是询问，
“我对质子稳定性的讨论很感兴趣。
那么，质子呢？在宇宙中的所有粒子中，质子是最丰富和最重要的粒子之一，并且具有最长的实验验证寿命之一。但它在足够长的时间尺度上可能从根本上是不稳定的，几乎会对所有存在的东西产生宇宙后果。
这张图显示了5种主要类型的放射性衰变：α衰变，其中原子核发射α粒子（2个质子和2个中子），β衰变，其中原子核发射电子，伽马衰变，其中原子核发射光子，正电子发射（也称为β加衰变），其中原子核发射正电子和电子捕获（也称为逆β衰变），原子核吸收电子的地方。这些衰变可以改变原子核的原子和/或质量数，但仍然必须遵守某些整体守恒定律，如能量、动量和电荷守恒。图片来源：CNXChemistry，OpenStax/WikimediaCommons实际上，任何形式的物质都是不稳定的，这实际上是一个相对新颖的想法：这种东西只是作为放射性的必要解释而出现的，是在年代后期发现的。含有某些元素的材料——镭、氡、铀等。——似乎自发地产生自己的能量，就好像它们是由某种固有的内部引擎驱动的。我们现在已经接受了这是如何发生的，因为原子核的某些配置可以在不违反任何守恒定律的情况下，通过发射或捕获粒子，或者简单地通过量子隧穿进入更稳定的状态，过渡到更稳定，更低的能量状态。
的确，我们今天所知道的大部分问题最终都会消失，包括：
元素周期表上每一种比铅重的元素，
每个粒子都含有一个奇怪的、魅力的、底夸克或顶夸克的，
μ介子和tau粒子，
甚至中子。
这足以让人怀疑我们所知道的最轻的“稳定”复合粒子——质子——是否真的稳定，或者只要我们等待足够长的时间，它最终是否会衰变。
粒子物理学的标准模型解释了四种力中的三种（重力除外），一整套已发现的粒子，以及它们的所有相互作用。在地球上建造的对撞机中是否有额外的粒子和/或相互作用是一个有争议的话题，但仍有许多谜题仍未得到解答，例如观察到没有违反重子数，标准模型目前的形式。学分：当代物理教育项目/CPEP、DOE/NSF/LBNL由于粒子物理学的各种守恒定律，质子只能衰变成比自身轻的粒子。它不能衰变成中子或任何其他三个夸克的组合：一组被称为重子的集体粒子。发生的任何衰变都必须守恒电荷，这告诉我们，我们最终仍然需要一个带正电荷的粒子（或一组净电荷等于质子正电荷的粒子）。这种假设的衰变，如果发生在自然界中，将需要产生至少两个粒子，而不是一个，以保持能量和动量。
这是一个棘手的命题，因为质子是已知最轻的重子，而“重子数”是粒子物理实验从未观察到违反的东西。每个夸克的重子数为+1/3，每个反夸克的重子数为-1/3，到目前为止，任何实验或衰变在其产物和反应物中都具有相同的“重子减去反重子”总数。
然而，这不是基本粒子标准模型给出的基本规则。作为对重子数的约束，标准模型的所有约束是“重子数减去轻子数”的组合必须始终守恒，其中“轻子数”是带电轻子（电子、μ介子和陶斯）和中性轻子（中微子）的数量减去带电反轻子（正电子、反μ介子和反陶子）和中性反轻子（反中微子）的数量。
质子衰变的两种可能途径根据其基本组成粒子的转变进行了详细说明。这些过程从未被观察到，但在标准模型的许多扩展中理论上是允许的，例如SU（5）大统一理论。图片来源：J.Lopez，《物理学进展报告》，年换句话说，质子衰变的某些理论途径实际上是可用的。如果我们要失去重子，比如质子，我们可以通过多种不违反任何必要的已知守恒定律的方式实现这一目标。质子可以衰变成：
带电的反轻子（如正电子或反μ介子）和中性介子（由等量的夸克和反夸克组成，如中性介子、中性Rho粒子、中性Kaon或中性η粒子），
或中性反轻子（反中微子之一）和带电介子之一（如带正电荷的介子，Rho或Kaon）。
这些假设的衰变违反了一些观察到的守恒定律——如重子数、轻子数和轻子家族数——这些定律以前从未见过，但在标准模型中没有明确守恒。所有必须守恒的东西，如能量、动量、电荷和重子减去轻子数，仍然被这些假设的衰变所守恒。因此，似乎一个绝妙的策略是将大量的质子聚集在一起，并在它们周围建立一个探测器，以非常高的灵敏度运行很长时间，看看质子衰变是否会发生。
质子不仅仅是三个夸克和胶子，而是内部密集粒子和反粒子的海洋。我们越精确地观察质子，我们进行深度非弹性散射实验的能量越大，我们在质子本身内部发现的子结构就越多。内部粒子的密度似乎没有限制，但质子是否基本稳定是一个悬而未决的问题。学分：JimPivarski/Fermilab/CMSCollaboration仅从您自己的温血身体中，您就可以了解质子的稳定性。考虑到我们每个人都主要由质子和中子的混合物组成，我们可以估计一个中等大小的人大约有2×质子在我们体内各有质子。然而，为了维持我们作为哺乳动物的平衡温度，一个典型的人类必须输出大约瓦的连续功率。这是普通成年人在室温条件下为了维持温血体温而随着时间的推移产生的能量。
我们知道，从科学上讲，我们获得热能以维持体温的方式来自化学反应：代谢我们吃的食物和燃烧我们储存的脂肪储备。但是，仅仅为了这个练习，让我们忽略我们的生物新陈代谢，并做出一个我们知道不可能是真的假设：我们%的热能来自我们体内质子的衰变。
这意味着，要输出这瓦的能量来保持我们身体的温暖，我们每个人体内每秒要衰变大约亿个质子。但是考虑到在任何给定时间我们体内的质子数量，这意味着每秒只有30千万亿个质子中有一个衰变。仅从检查我们自己的身体来看，这就转化为质子的最小寿命约为10亿年。
虽然人类是由细胞组成的，但在更基本的层面上，我们是由原子组成的。总而言之，人体中有接近~10^28个原子，按数量计算主要是氢，但按质量计算主要是氧和碳。学分：吉姆·马什在RationalDiscoveryBlog.