微觀粒子的壽命到了，我們一半都會(huì)稱為衰變，所謂的壽命長短其實(shí)是用粒子的半衰期的界定的。在原子，質(zhì)子，中子，電子中，真正意義上，我們發(fā)現(xiàn)可以發(fā)生衰變的，其實(shí)只有原子和中子。質(zhì)子的半衰期有假說，但還沒有被驗(yàn)證，電子則認(rèn)為是和宇宙同齡的存在。我們來具體說一說：

原子和中子的衰變

原子的衰變，實(shí)際上和原子核是有關(guān)的，說白了就是原子核的衰變。這種衰變本質(zhì)上其實(shí)分兩種，一種和強(qiáng)相互作用有關(guān)，被我們叫做α衰變，另外一種和弱相互作用有關(guān)，被我們叫做β衰變，他們都會(huì)伴隨著強(qiáng)烈的放射性。

我們先從α衰變說起，我們都知道原子和由原子核和電子構(gòu)成的，而原子核內(nèi)有質(zhì)子和中子。

但是很多元素的原子中的原子核都不太穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)候就會(huì)發(fā)出一個(gè)氦核，這個(gè)氦核是由2個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成的，也被我們叫做α粒子。

常見的就是鈾-238通過α衰變，衰變成釷-234。

那為什么會(huì)發(fā)生α衰變呢？

這就要說到強(qiáng)相互作用了，我們要知道的是其實(shí)中子和質(zhì)子是由夸克構(gòu)成的。

把夸克束縛在質(zhì)子和中子內(nèi)的就是強(qiáng)相互作用，依靠著膠子來實(shí)現(xiàn)傳遞。就有點(diǎn)像用繩子把小球綁在了一起，這里的膠子就類似于繩子，夸克就類似于小球。

這其實(shí)是兩種強(qiáng)相互作用中的一種，另一種強(qiáng)相互作用是靠介子來實(shí)現(xiàn)的。介子會(huì)把質(zhì)子和中子束縛在原子核內(nèi)，因此，強(qiáng)力的尺度是在10^-15m的尺度內(nèi)。

但是質(zhì)子和中子少的時(shí)候還好，如果質(zhì)子和中子數(shù)量特別多，那這個(gè)原子核就會(huì)不太穩(wěn)定，就有一定的概率沒辦法介子束縛住質(zhì)子和中子，于是就會(huì)發(fā)生α衰變。

除了這種方式，還有一種β衰變，這種和弱相互作用有關(guān)。這種衰變主要發(fā)生在中子上，也就是在弱相互作用下，中子發(fā)生衰變，生成質(zhì)子、電子、中微子的過程。

所以，β衰變也會(huì)使得原子序數(shù)發(fā)生改變。在粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中，傳遞弱相互作用的是Z玻色子和W玻色子，發(fā)生β衰變的概率其實(shí)很低，這是因?yàn)樵谠雍藘?nèi)，中子特別穩(wěn)定。

比如：碳14原子發(fā)生衰變。

而自由的不在原子核內(nèi)的中子很容易發(fā)生衰變，大概也就是 15分鐘。

所以，我們來總結(jié)一下，原子的衰變本質(zhì)上是原子核衰變，這會(huì)改變原子序數(shù)。原子核的衰變分兩種，一種是α衰變，釋放出一個(gè)氦核；一種是β衰變，釋放出一個(gè)電子。而在中子的衰變實(shí)際上就是β衰變，在原子核內(nèi)中子一般比較穩(wěn)定不容易發(fā)生衰變，而自由的中子就不太穩(wěn)定，15分鐘就會(huì)發(fā)生衰變。而不同的原子其實(shí)是具有不同的半衰期的。

質(zhì)子會(huì)發(fā)衰變么？

質(zhì)子實(shí)際上會(huì)衰變，不過這里指的是自由的質(zhì)子，而不是在原子核內(nèi)的質(zhì)子。自由的質(zhì)子會(huì)發(fā)生β+衰變反應(yīng)，生成中子、正電子、電子中微子。

至于原子核內(nèi)的質(zhì)子至今也沒有發(fā)現(xiàn)過發(fā)生衰變的跡象。

有些科學(xué)家把微觀粒子進(jìn)行了區(qū)別，有重子，輕子，玻色子等。他們認(rèn)為質(zhì)子的重子數(shù)應(yīng)該是守恒的，所以質(zhì)子應(yīng)該不會(huì)衰變成其他的粒子，因?yàn)橘|(zhì)子已經(jīng)是最輕的重子。我們要知道的是，衰變實(shí)際上是遵循能量最低原理的，意思是說，能量有從高往低的趨勢，就像水從高處往低處流一個(gè)道理。根據(jù)相對論，我們知道質(zhì)量和能量是一回事，是一個(gè)東西的兩個(gè)參量。因此，質(zhì)量對應(yīng)能量，能量對應(yīng)質(zhì)量，可以用E=mc^2進(jìn)行計(jì)算得到。質(zhì)子是質(zhì)量最輕的重子，這說明它就是能量最低的重子，所以如果重子數(shù)守恒，質(zhì)子理論上是沒辦法往下衰變成其他重子。

也有一些科學(xué)家提出了一個(gè)假說，他們認(rèn)為質(zhì)子有可能會(huì)衰變成更輕的次原子粒子。比如：質(zhì)子發(fā)生衰變生成中性π介子和正電子。可惜，這并沒有獲得任何的實(shí)驗(yàn)觀測的證據(jù)。

因此，對于質(zhì)子的衰變，我們現(xiàn)在還無法下定論。

電子的衰變

至于電子的衰變，實(shí)際上，電子是基本粒子，是輕子。理論上，它是不可以再切分，并且不可能衰變的。也就是說，電子沒有半衰期，即使有，那它的半衰期也應(yīng)該和宇宙的年齡差不多。