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  現代物理學中,其中一個難題就是「為何宇宙中的物質比反物質多?」。整體來說,宇宙的重子數密度是非零的——即物質是存在的。因宇宙學已假定我們所見的粒子是用我們現存的物理學創造的,照理整體重子數應該是零,因為創造物質和反物質時理應是等量的。許多提出對稱性破缺的假設機制都認為只要在特定條件下,普通物質(對應反物質)是可以被創造的。這個失衡的情況是異常的少,在宇宙大爆炸之後的瞬間每100億(10)個粒子中只有一個會這樣失衡,但當大部分物質與反物質互相碰觸並湮滅後,現存宇宙剩下的就只有重子物質和比它更大量的玻色子。  明確地否定了重子數的對稱性,可用來解釋這個矛盾,最典型的是引起以超重X玻色子(下稱"X")或重希格斯玻色子("T")作媒介的反應。發生這些事件的速率主要決定於媒介 "X" 或 "T" 粒子的質量,因此假設這些反應是基於現今多數所見的重子數,那最大質量就可以計算出來,用來解釋現存物質的話,會發現速率過慢。

  質子衰變是各式提議的 GUTs 中少數可觀察影響的一種,其他主要是磁單極。兩者自1980年代初成為實驗物理學中的主要研究焦點。  的預言是,構成通常物質的大部分質量的質子能自發衰變成諸如反電子之類更輕的粒子。其原因在於,在大統一能量下,夸克和反電子之間沒有本質的不同。正常情況下一個質子中的三個夸克沒有足夠能量轉變成反電子,由於測不準原理意味著質子中夸克的能量不可能嚴格不變,所以,其中一個夸克能非常偶然地獲得足夠能量進行這種轉變,這樣質子就要衰變。夸克要得到足夠能量的概率是如此之低,以至於至少要等100萬億億億年(10年--100壤)才能有一次。這比宇宙從大爆炸以來的年齡(大約100億年,10年)要長得多了。因此,人們會認為不可能在實驗上檢測到質子自發衰變的可能性。但是,我們可以觀察包含極大數量質子的大量物質,以增加檢測衰變的機會。(譬如,如果觀察的物件含有10個質子,按照最簡單的 GUT,可以預料在一年內應能看到多於一次的質子衰變。)  質子衰變曾有一段時期是實驗物理學中一個非常觸目的領域,但目前為止,所有試圖觀察這個衰變的實驗無一成功。  有一個實驗是用了8千噸水在美國俄亥俄州的莫爾頓鹽礦裡進行的(為了避免其他因宇宙射線引起的會和質子衰變相混淆的事件發生)。由於在實驗中沒有觀測到自發的質子衰變,因此可以估算出,可能的質子壽命至少應為1千萬億億億年(10年)。這比簡單的大統一理論所預言的壽命更長。然而,一些更精緻更復雜的大統一理論預言的壽命比這更長,因此需要用更靈敏的手段對甚至更大量的物質進行檢驗。  近來日本利用超級神岡探測器在水中探測契忍可夫輻射的實驗中,指出如果質子完全衰變,半衰期必定至少長達 10 年。  人們進行了一系列的實驗,可惜沒有一個得到質子衰變的確實證據。

  儘管質子衰變的觀察證據缺乏,但有依然需要這些觀察證據支援。根據一些 GUTs,質子的半衰期大約為 10 年,衰變後會產生正電子和中性π介子,而中性π介子會再度衰變產生兩個單位的伽馬射線(γ):  額外的衰變模式是可行的,當中包括直接及透過與 GUT 預測的磁單極催化時的互動作用。雖然這個過程仍未從實驗中觀察到,但透過將來計劃的兆噸級超大尺度探測器,將可進入了實驗可測階段,此類探測器包括日本的Hyper-Kamiokande。  早期的是首個對質子衰變有一致性的理論,當中預言質子半衰期可能至少 10 年。直至1990年代進行的各項實驗和計算,表明質子半衰期不能低於 10 年,那時期的書籍大多提到這個數字以說明重子物質的可能衰變時間。  雖然這現象叫「質子衰變」,但此現象亦可能在中子撞擊原子核時出現。自由中子(不在原子核內的中子)已知可以在一個叫「β衰變」的過程中衰變成質子(加一粒電子和一粒反微中子),自由中子的半衰期因為弱互動作用關係而只有10分鐘。

  

  它們是 formula_1、formula_2、formula_3 和 formula_4,當中 Λ 是 標準模型的截止尺度(英語:cutoff scale}})。所有這些運算元都違犯了重子數(英語:baryon number)和輕子數(英語:lepton number),但 B−L 的結合除外。  在 GUT 模型中,一個質量為 Λ 的X或Y玻色子轉換可導致最後兩個運算元以 formula_5 抑制。而質量為 "M" 的三線峰希格斯玻色子轉換可導致全部四個運算元以 1/"M" 抑制。詳見二線峰-三線峰分裂問題(英語:Doublet-triplet splitting problem}})

  在超對稱擴充套件中(例如超對稱最小擴充套件模型,英語:MSSM}}),包含兩個費米子和兩個標量費米子的 英語:Dimension-5 運算元可從一個質量為 "M" 的 英語:tripletino}} 的轉換而產生,而標量費米子會轉換伴膠子或伴引力子或伴希格斯玻色子並剩下兩個費米子,最後一幅總費曼圖會出現一個迴路(和其他與強互動作用物理有關的複雜因子)。衰變速率會被 formula_6 抑制,當中 "M" 是超對稱粒子的質量尺度。

  在缺乏 英語:matter parity}} 的情況下, 標準模型的超對稱擴充套件可令最後一個運算元以 英語:sdown 夸克質量的平方反比抑制,這是與 英語:dimension-4 衰變運算元有關:  質子衰變速率只會被 formula_9 抑制,除非那對結合體非常的小,否則衰變速率是非常快的。
質子衰變,在粒子物理學上,是一個假設的放射性衰變,這假設預言了質子在衰變的時候,會變成更輕的次原子粒子,通常是中性π介子和正電子。質子衰變從未被證實,至今仍沒有證據顯示質子衰變的可能。