在爱因斯坦发现,告诉我们一个道理,
质量和能量并不是独立存在的物理量 。因此,物质的质量并不是简单的基本粒子的质量加和,还要考虑到把基本粒子结合到一起的能量 。
意外的结果他这一闹,其实反倒促进了人类对于质量的理解 。于是,科学家开始研究各种结合能 。
- 原子核和电子结合在一起的电磁能量只占原子质量的一亿分之一;
- 把质子和中子束缚在原子核内的核力的能量只占原子质量的1%;
- 质子和中子中的夸克也只原子质量的1%
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也就是说,电子和夸克的质量只占总体质量极其小的比例(1%),剩下的都是强力产生的能量 。
惊不惊喜?意不意外?原来,万物的质量基本(99%)都是来自于束缚夸克的能量 。我们只要通过E=MC^2,就可以换算出的质量 。
基本粒子的质量虽然,我们已经知道了大部分的质量来源,但还有个问题,那就是质子和中子的质量到底是咋来的?
实际上,这个问题同样可以追问“电子的质量从哪来的?”,质子和中子是由夸克构成的,所以,我们可以合并成一个问题,“电子和夸克的质量是从哪来的?”
为了解决这个问题,科学家彼得希格斯等人提出了希格斯玻色子理论 。
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在这套理论中,科学家指出,
- 粒子可以通过与希格斯场之间相互作用获得质量;
- 希格斯场存在于整个宇宙中;
- 希格斯玻色子是希格斯场的振动 。
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因此,最后的结果聚焦到了希格斯玻色子上,如果我们能够在粒子加速器中找到希格斯玻色子,那就说明,我们知道了基本粒子的质量来源 。
在欧洲大型强子对撞机LHC就一直在寻找希格斯玻色子 。
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2013年3月14号,他们正式对外宣布探测到了新粒子:希格斯玻色子 。
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当年的诺贝尔物理学奖就颁给了希格斯玻色子理论的希格斯与弗朗索瓦·恩格勒 。
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希格斯玻色子一直以来都被称为“上帝粒子”,很多人都知道它是粒子物理标准模型的最后一块拼图,从诺贝尔奖的颁奖速度就可以见其重要性 。
可是,很多人对希格斯玻色子都有误会,很多人都认为物质的质量就是来自于希格斯玻色子,把它称为“万物的质量之源” 。但这是不对的 。
但实际上,希格斯玻色子只和物质质量的1%有关,而99%的物质质量来源于强相互作用 。
以上就是粒子物理标准模型对于“物质的质量”的看法,也是目前主流的科学理论 。
不过,前面我们也说到了质能方程E=MC^2,这个公式可以说是最常见的物理学公式了 。在很多场合,比如:核聚变和核裂变中,很多人常常这么描述:
核聚变/核裂变反应前后损失的一部分质量,根据质能方程,这部分质量转化成能量 。这种说法是正确的呢?还是错误的呢?我们下期再详细说 。
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