La materia che ci circonda è costituita essenzialmente dai protoni e neutroni dei nuclei atomici, e lĠevidenza empirica della sua stabilità ha suggerito che il numero dei nucleoni si conservi in tutte le interazioni fondamentali, analogamente alla rigorosa conservazione della carica elettrica.
Tuttavia non conosciamo una legge fondamentale che implichi tale conservazione, e le teorie che suggeriscono che le forze deboli, elettromagnetiche e forti non siano altro che facce differenti di unĠunica interazione fondamentale (teorie di grande unificazione, GUT) ammettono il decadimento spontaneo dei nucleoni in leptoni. LĠunificazione di vasti campi di fenomeni in un unico quadro concettuale è da sempre una delle massime aspirazioni dei fisici e pertanto le teorie GUT forniscono un notevole impulso alla ricerca sperimentale del decadimento dei nucleoni in laboratori sotterranei protetti.
La previsione teorica della vita media del protone raggiunge i 1032 anni, un tempo estremamente più lungo della stessa età dellĠuniverso (circa 1010 anni). Per osservare il decadimento di un nucleone occorre tenere sotto osservazione per qualche anno una enorme massa di materia ed evitare con cura qualsiasi processo concorrente.
Un evento che potrebbe essere interpretato come un decadimento spontaneo del protone è stato osservato dallĠesperimento NUSEX condotto da gruppi italiani sotto il Monte Bianco, a fianco della galleria autostradale. UnĠidentificazione certa è impossibile sulla base di unico evento e non si può escludere la possibilità che si tratti di unĠinterazione particolare di un neutrino cosmico.
Per ottenere un numero significativo di eventi candidati occorrono apparati di massa almeno cento volte maggiore delle 150 tonnellate di NUSEX, e rivelatori con un elevato potere risolutivo spazio-temporale, quali sono pensati per la prossima generazione di esperimenti sotterranei: la questione del decadimento del nucleone rimane uno dei principali problemi ancora aperti e continuerà a sfidare i fisici sperimentali negli anni a venire.
Evento con tre particelle cariche registrato in NUSEX; le tracce sono compatibili con il decadimento di un protone in un muone positivo ed un kaone neutro che immediatamente decada in due pioni