質子衰變，這一曾是“大統一理論”（GUTs）在20世紀70年代末80年代初的預測之一，近年來再次引發了物理學界的廣泛討論。不同於電子和中子的穩定性，質子作為原子核的核心，是否會在某一天衰變成其他粒子，一直是基礎物理學的一個懸而未決的問題。現如今，實驗結果已經將質子衰變的壽命限制在了10^34年左右，遠遠超出了宇宙的年齡。

然而，值得注意的是，實驗上所設定的“質子衰變壽命”是基於地球實驗環境和現代物理學背景下得出的結果。但物理學家們開始質疑，這樣的結果是否能適用於宇宙的其他地方，甚至不同的時間尺度。簡單說，質子衰變的特性是否會因空間和時間的不同而變化？

這其中，Brookhaven國家實驗室的彼得·登頓（Peter Denton）和霍曼·達武迪亞斯爾（Hooman Davoudiasl）提出了新的視角。他們提出，如果假設質子真的衰變，那麼不同宇宙環境下的衰變速率可能大不相同。具體來說，他們考慮了兩個極端環境——地球的鐵核以及中子星，借此推測質子在這些地方的衰變壽命。

理論上，質子的衰變過程可能有很多種形式，其中一個可能的衰變通道是質子衰變成一個正介子和一個暗物質費米子。所謂“暗物質費米子”，顧名思義，這類粒子幾乎不與標準模型中的粒子相互作用，因而在實驗中難以直接觀測。如果衰變過程涉及這種暗物質費米子，而該費米子的品質小於質子質量減去正介子品質，那麼質子的衰變過程可能會比實驗中觀測到的要快得多。

不過，這僅僅是一個起點，問題的複雜性遠遠超出這一模型所能涵蓋的範疇。例如，假如質子衰變速率真的受到了空間和時間的影響，那麼我們該如何定義衰變壽命？對於地球上的實驗來說，質子壽命超過10^34年，似乎已經足夠長，甚至可以忽略不計，但這一標準在其他地方或其他時間是否依然成立？

以地球的鐵核為例，登頓和達武迪亞斯爾的研究表明，假如質子的衰變速率比實驗觀測到的要快得多，它可能產生的熱量會直接影響地球內核的狀態。地球內核之所以保持固態，部分原因在於它的溫度沒有達到足以將其熔化的臨界值。如果質子的衰變速率過快，產生的熱量會導致內核過熱，進而改變地球的地質結構。然而，目前我們並未觀察到這種情況發生。根據他們的計算，若質子的衰變速率達到預期的加速水準，那麼地球的鐵核已經應該在約20億年前完全熔化，而這一結果與地質學家的估算顯然不符。因此，他們的推理表明，質子的衰變壽命至少大於2×10^18年。

更進一步的設想將視野從地球擴展到其他宇宙體，尤其是中子星。中子星的內部環境溫度極低，且其年齡有限，科學家們推測它們會成為考察質子衰變的重要視窗。登頓和達武迪亞斯爾通過計算，發現質子衰變壽命對中子星的熱量產生也有著至關重要的影響。假如質子的衰變速率過快，星體將會因為熱量的積累而出現不符合當前物理模型的異常表現。通過這些分析，他們進一步推測質子衰變壽命必須大於1.5×10^18年，且這個估計接近於內核熱量模型的推算值。

當然，質子衰變的研究不僅僅局限於這種理論推導。對於更長時間尺度的研究，物理學家們還提出了“古代探測器”的假設。這一構想源自於人們對月球礦物的研究。假設質子的衰變能夠在極長時間尺度上對自然界產生影響，那麼通過在月球下幾公里深處採集橄欖石樣本，或許能夠發現衰變留下的痕跡。而這種“古代探測器”的實驗設計，不僅是對質子衰變問題的進一步驗證，也將為我們提供一個跨越數十億年甚至更長時間尺度的觀測機會。

雖然這些探討看似遙遠，但它們卻緊密聯繫著我們對物質基本結構的理解。從質子衰變的模型中，我們不僅可以反思大統一理論是否能夠準確描述自然法則，還能藉此窺見宇宙演化中的潛在規律。畢竟，若質子衰變存在，且這種衰變速率在不同的時間和空間下變化，那麼它無疑將成為新的物理定律的“指紋”，幫助我們破譯宇宙的更多秘密。