“本來(lái)無(wú)一物,何處惹塵埃”,“色即是空”,“四大皆空”……我們經(jīng)常都能在影視作品中聽到這些富有禪理的話語(yǔ)。它將我們的萬(wàn)物都?xì)w結(jié)于虛無(wú)。萬(wàn)物的本質(zhì)是“空”,用如今的科學(xué)來(lái)審視這些言語(yǔ),發(fā)現(xiàn)里面竟蘊(yùn)藏著巨大的秘密!“質(zhì)量”一個(gè)看似平常,但卻無(wú)比玄奧的物質(zhì)標(biāo)簽。
眾所周知,我們身邊的萬(wàn)事萬(wàn)物都是由原子構(gòu)成的。而原子則是由原子核與電子構(gòu)成??墒沁@兩者在整個(gè)原子中所占的比例卻少之又少。若把整個(gè)原子比作一個(gè)操場(chǎng),那原子核就相當(dāng)于操場(chǎng)中央的一個(gè)足球。電子呢??jī)H是按一定隨機(jī)概率出現(xiàn)在操場(chǎng)上的細(xì)砂粒,在操場(chǎng)上再無(wú)其他東西了。偌大的原子絕大部分都是空空蕩蕩的,原子內(nèi)99.999%以上都是空的。我們口渴時(shí),喝下一杯實(shí)實(shí)在在的水,誰(shuí)能想到,我們飲下的絕大部分只是空間本身。
“萬(wàn)物皆空”的震撼還遠(yuǎn)不僅如此,原子核里更是另有乾坤。原子核由質(zhì)子和中子組成,組成質(zhì)子、中子的更基本粒子是夸克。研究表明,物質(zhì)內(nèi)夸克的總質(zhì)量竟只有質(zhì)子質(zhì)量的1%,那物質(zhì)另外99%的質(zhì)量從何而來(lái)?答案就是把這些夸克束縛在一起的能量。毋容置疑,核武器之所以虧損極小的質(zhì)量,就能釋放出毀天滅地的巨大能量,原因就在于此,E=MC∧2,告訴我們每個(gè)有質(zhì)量的物體都具有極大的能量。
組成萬(wàn)物最為關(guān)鍵的,那“1%的質(zhì)量”究竟是怎樣產(chǎn)生的?夸克、電子、中微子、介子等等這些基本粒子的質(zhì)量究竟是怎么來(lái)的?若是這個(gè)問(wèn)題不能圓滿解決,現(xiàn)代物理學(xué)的支柱之一量子力學(xué),始終將被陰霾籠罩。
希格斯玻色子就是攻克這最后堡壘的關(guān)鍵。著名理論物理學(xué)家彼得·希格斯在1964年提出了希格斯玻色子,及希格斯場(chǎng)理論,解決了萬(wàn)物的質(zhì)量從何而來(lái)的終極疑問(wèn)。希格斯機(jī)制中,希格斯場(chǎng)引起自發(fā)對(duì)稱性破缺,并將質(zhì)量予規(guī)范傳播子和費(fèi)米子。希格斯粒子是希格斯場(chǎng)量子化激發(fā),它通過(guò)自相互作用而獲得質(zhì)量。根據(jù)希格斯機(jī)制,基本粒子因與希格斯場(chǎng)耦合而最終獲得質(zhì)量。
簡(jiǎn)而言之,我們的宇宙空間中充滿了希格斯粒子所產(chǎn)生的希格斯場(chǎng),各種基本粒子在穿過(guò)希格斯場(chǎng)的時(shí)候,會(huì)受到它的阻滯作用,進(jìn)而表現(xiàn)出質(zhì)量??淇耸艿降淖铚饔幂^強(qiáng),所以夸克獲得的質(zhì)量就較大。而電子受到的阻擋較小,所以其表現(xiàn)出來(lái)的質(zhì)量也很小。光子不受希格斯場(chǎng)的阻滯,所以它不具有靜止質(zhì)量。
2013年3月14日,在希格斯理論提出的半個(gè)世紀(jì)里,通過(guò)科學(xué)家不懈地努力,歐洲核子研究組織,終于確認(rèn)在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)里發(fā)現(xiàn)了這種賜予萬(wàn)物質(zhì)量的“上帝粒子”!彼得·希格斯也因此榮獲物理學(xué)界的最高榮譽(yù),2013年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),在得知消息時(shí),這位年過(guò)八旬的老科學(xué)家滿臉熱淚。
希格斯玻色子塵埃落定后,20世紀(jì)興起的量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型理論就基本“封頂”了。但質(zhì)量的謎團(tuán)還遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束,在整個(gè)宇宙中,我們可見的普通物質(zhì)僅占總質(zhì)量的約5%,其余約95%的質(zhì)量是神秘的暗物質(zhì)與暗能量。在21世紀(jì)的百年間,人類能揭開這些“質(zhì)量”的神秘面紗嗎?
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