谷哥195

“朝菌不知晦朔，蝼蛄不知春秋”。

有形的都是有限的，无论是庞大的恒星、渺小的粒子，都会有寿命结束的一刻。而越渺小的寿命似乎也越短，是否真是如此？

那么原子、原子核、中子、电子、质子的寿命会有多长呢？

1. 原子寿命 原子是化学反应中不可再分割的基本粒子，已知有118大类，但在物理情况下还能再分割为原子核、电子、中子及质子。原子会衰变，物理学常用半衰期衡量原子寿命。而每种原子的半衰期都不同，最短的钋215仅0.0018秒，最长的铀U238可有45亿年，C14有5730年;
2. 原子核寿命 原子核内的中子跟质子特别稳定，其内部的库仑力能束缚它们的衰变，可有10²⁹年;
3. 中子寿命 如果脱离了原子核的自由中子，会很快衰变为质子、电子、反中微子，平均寿命15分钟;
4. 电子 电子是物理上不可再分割的基本粒子，有人认为粒子越小寿命越长，电子可以与138亿年的宇宙同龄;
5. 质子寿命 由于质子是最轻的重子，无法衰变成其它更轻的粒子，而又不违背重子数守恒。根据大统一论，质子寿命可有10³³年，比宇宙寿命还长。

而人类关于粒子的理解仍然有限，相信未来的科技能揭开自然界的种种谜团。

弄潮科学

答：每种粒子的平均寿命不同，有些粒子的平均寿命甚至趋近于无限。

有些原子核是不稳定的，会衰变为其他物质，比如碳-14会衰变为氮-14；衰变物质存在一个半衰期，指衰变物质有半数发生衰变所需要的时间，碳14的半衰期为5730±40年。

表示1克的碳-14，经过大约5730年后，就只剩下0.5克碳-14，另外0.5g衰变成了氮-14。

对于单个粒子，物理学中更常用“平均寿命”，而非半衰期来描述粒子的存在时间，两者关系为平均寿命 = 半衰期 / ln2。

比如，一些粒子的平均寿命为：

电子：平均寿命无限；

光子：平均寿命无限

自由质子：至少为10^35年；

铀-238：65亿年；

氚核：约17年；

自由中子：约15分钟；

π介子：250亿分之一秒；

μ子：0.0000022秒；

……

其中自由中子的平均寿命大约15分钟，衰变产物是质子、电子和反中微子；但是在原子核中的中子，会变得稳定。

质子的平均寿命非常长，理论预言质子也会发生衰变，坐落在日本的超级神冈探测器，最初就是为了研究质子衰变而建设的，里面有5万吨超纯水，周围上万根光电倍增器，用来探测质子衰变时的踪影。

经过近十年的观测，只发现了一些疑是质子衰变的现象，无法准确测定质子的半衰期，最终得到质子平均寿命下限为10^35年的结论，这比我们宇宙年龄还长一亿亿亿倍。

超级神冈探测器用来探测质子衰变的实验，算是失败的，但是却意外地捕捉到了许多超新星爆发时放出的中微子，尤其是1987A超新星爆发事件，后来该项目也转为对中微子的探测项目，而质子衰变现象，至今乃是科学上没有解决的问题。

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艾伯史密斯

本民科认为，其实只要仰望星空，自然就会得到简单而正确的答案，我们所在的物质总星系，天空明亮，那么照亮天空的能量从何而来呢？正确的答案是，自物质诞生之后，就一直在释放能量，而物质靠热核聚变释放能量，氢变为氦，氦再变为碳，最后变为铁，当物质越来越重时，其内能越来越小，恒星会蜕变为白矮星，中子星乃至恒星级的黑洞，但星系则毫无例外地变为星系黑洞，此时物质就完全死亡，蜕变为（星系黑洞的）质量和（暗）能量，这就是有（物质）变无（没有物质）。而当（星系黑洞的）质量产生的引力在总星系中占主导地位之后，总星系必然会收缩，普朗克巡天图明确无误地表明，它的左右旋臂的前锋早已在至少百亿年前就开始了收缩，亿万星系黑洞必将再次在总星系的旋转轴心发生猛烈碰撞，在碰撞中产生的能量与星系黑洞的质量相互作用，于是，新的物质随之诞生，谓之‘无’（没有物质）中生‘有’（物质），于是，老子说的‘有无相生’完成了一个循环，我们的总星系-宇宙岛就是这样循环往复地永恒运行。

那么 宇宙会‘死’吗？当然不会！别再杞人忧天了！

宇宙岛一直在一次又一次的星系黑洞大碰撞中诞生出新的物质，在烈火中获得新生！

外星文明新时代

这个问题其实还蛮有意思的。我们可以来一个个聊一聊：

原子

说到原子，其实原子没有所谓的“死亡”或者“寿命”的说法。这里要用到的概念其实叫做：半衰期。那啥是半衰期呢？

说白了就是指半数原子内部的原子核发生衰变，变成了其他原子所需要的时间。

比较常见的衰变，就是α衰变、β衰变。

不过的原子的半衰期其实是不同的，我们举几个例子：

中子

刚才我们其实也聊到了原子核内的中子其实也会变为质子、电子及反中微子。不过，这要看具体是什么原子，如果比如：铁原子，其中的中子其实是非常稳定的。

而不是束缚在原子核的只有种子，其实也就15分钟的时间，就会衰变成质子、电子及反中微子。

质子

至于质子，其实是很稳定的。由于库仑力的存在，质子衰变所释放的能量并不能够让它脱离原子核。所以，质子的寿命其实非常长，曾经有科学家测量质子的寿命，但都因为难度太高，最终转型去做其他的实验。而目前已知的，质子的寿命至少要大于10^33年。

电子

至于电子，它最为最基本的粒子，根本无法再继续分解了。所以电子本身就没有半衰期的说法。科学家认为，电子的寿命应该要比质子还要长得多。

钟铭聊科学

看了一些解答，感觉大家还是在核物理的基础上。我从粒子物理的角度来说，现在认为标准模型是解释我们这个世界最基本理论，这里面最基本的有夸克，轻子，还有传递相互作用的玻色子，比如光子，胶子等。

原子核，质子，这都是有结构的，最基本的组成都是夸克。质子作为最低的重子（含有三个夸克），基本上被认为没法往更低的能级衰变，基本上理解它的寿命等同于宇宙的寿命，现在很多实验也在想办法测量质子的寿命，目前结果还是一个下限，就是大于多少，具体讲就是目前认为无限长。物理上我们给重子指定一个量子数，叫重子数，在目前的实验中未发现重子数破坏的实验，因此作为质量最轻的重子，质子在重子数守恒的情况下，无法凭空消失，转化为其他强子。

类似的情况在轻子上也是，轻子有三代，电子muon，tau（对不起，实在是不知道中文怎么对应），电子最轻，其他两代轻子都可以衰变成最轻的电子，同时为了保持轻子数守恒，还要伴随相应的中微子。但是，电子最轻，它没法消失来破坏轻子数守恒，因此也被认为是稳定的，和宇宙同寿命。

如果实验室有发现重子数破坏或是轻子数破坏，都会是诺贝尔奖，因为这可以直接到宇宙的寿命问题。

你在听吗86

原子和原子核：

先说原子，原子的寿命有一个专门的名词：半衰期。它是指一类原子的原子核半数发生衰变，变成其它类原子的过程，每类原子的半衰期都不一样，具体参见下方，最长的要45亿年：

钋（Po）215：0.0018秒

锶（Sr）90：30年

钋（Po）216：0.16秒

铯（Cs）137：30年

铋（Bi）212：1小时

镭（Ra）226：1620年

钠（Na）24：15小时

碳（C）14：5730年

碘（I）131：8天

钚（Pu）239：24000年

磷（P）32：14天

氯（Cl）36：400000年

铁（Fe）59：90天

铀（U）235：7.1亿年

钋（Po）210：3月

钾（K）40：13亿年

钴（Co）60：5年

铀（U）238：45亿年

氚（H3）：12年

中子和质子：

中子要分两种情况，一种是因为某些原因脱离原子核的自由中子，平均寿命只有差不多 15 分钟，它会很快衰变为三个更轻的粒子，即质子、电子及反中微子。

而在原子核内的中子和质子非常的稳定，特别是质子，曾有科学家认为，核内质子的寿命可以跟宇宙同龄（实验已测得的质子寿命大于10的33次方年。）

这是因为原子核的库仑力束缚着它们，它们衰变释放的能量并不足以让它们逃离（要知道，粒子越小，所受的力就越明显）。

但它们确实也是可以衰变的。如氚核中的中子可以通过衰变转化为质子。

电子：

电子是最为基本的粒子，目前还无法再分解为更小的物质。质子已经够小了，但它的质量约为电子质量的1836倍。粗略地说，粒子越小寿命就越高，所以，电子的寿命是要比质子还要长的。说跟宇宙同龄，也么错。

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科学重口味

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*½^(t/T)，M=M0·½^(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。

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。

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。

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。

物理新视野

时间总是在不停的往前走，所以粒子也总是在不停的运动和变化。一个粒子可以通过某种途径变成另外的粒子，我们通常用半衰期来衡量一个粒子存在的寿命。有的粒子寿命很长，有的很多。粒子半衰期的长短，和其稳定性十分密切。

比如说原子，有的原子结构很稳定，化学性质也很不活泼，这类原子可以说半衰期长的不得了，可以高达几十亿年。有的原子结构则不稳定，存在一会儿就会发生衰变，比如说钋215仅0.0018秒。很多人造元素，存在的时间也极其短暂，有的甚至更本无法捕获。

原子下面是电子、质子和中子。电子属于基本粒子，寿命极长。基本上可以认为是无限长，宇宙存在多长时间，电子就可以存在多长时间。除非电子运气不好，刚好碰见一个反电子，那么它们才会泯灭成为光子。

质子的寿命和电子类似，也趋近去无穷。反正目前科学家并没有发现质子衰变成什么。而中子则要不稳定一些，自由的中子很快就会衰变质子、电子和反中微子。但是在原子核中的中子则相当稳定，基本上不会发生变化。

其实，更小一级的夸克，因为夸克禁闭的存在，所以人们无法单独观测夸克，也无法研究夸克会不会也会转换或者衰变成更为基本的粒子。

科学探秘频道

回答这个问题之前，我们先来看看以下概念。原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位，原子由原子核和绕核运动的电子组成，它是构成一般物质的最小单位，又称为元素，具有核式结构。原子核是原子的核心，由质子和中子构成。中子是组成原子核的核子之一，它是构成原子核不可缺少的部分。电子是带有负电的亚原子粒子，属于轻子类。质子和电子一样，也是一种亚原子粒子，只不过它带正电荷，属于重子类。

原子的寿命被称为半衰期，是原子的原子核发生衰变的过程。原子又称为元素，我们都知道化学元素有许多，所以各原子的半衰期也不会一样，其中，最长的原子(元素)寿命为45亿年，而最短的原子(元素)寿命仅为0.0018秒。

中子这个概念是由卢瑟福提出的，1932年在B.查德威克的实验中得到了证实。自由中子是不稳定的粒子，它会衰变为质子，从而放出电子和反中微子各一个，它的平均寿命为896秒。

电子作为最微小的粒子，它的质量比质子还小很多，据研究，粒子越小寿命也就越长，所以说，电子比质子寿命更长久，可以说它的寿命有多长，我们都无法测量，总之知道它寿命很长很长就够了。

迄今为止，质子一直被认为是稳定并且不衰变的粒子，但也有人认为它会发生衰变，并且寿命很长。质子的反粒子是反质子。它的半衰期最短也是1035年，也是相对稳定的。

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时间史

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》。

關鍵字: 质子 寿命 科普一下