“希格斯粒子”(Higgs particle)與空間中的物體的質量的形成有關。有了質量,粒子才會結合為原子,有了原子,才會有分子,有了分子,才能有物體。因此,“希格斯粒子”被認為是一種形塑了世界萬物的粒子,沒有它,就沒有人們所見的世界,可能這就是為什麼它會被贊譽為“上帝粒子”(God particle)的原因。
上個世紀六十年代,英國物理學家彼得·希格斯(Peter Higgs)開始嘗試研究物質擁有質量的根本原因。需要知道的是,“質量”不隻簡單地代表物體所含的物質的量,它的另一個意義在于物體獲得加速度的難度。舉個例子,一輛較重的大卡車要刹車或加速,肯定會比一輛較輕的小轎車困難得多,用的時間長,需要的能量也大。加速的難度越大,質量越大。
據說,希格斯在一次野外散步的時候突發奇想,認為空間就像水,水中的物體在運動時會遇到阻力,讓運動變得困難,相應地,粒子穿行于空間中,也應該承受某種“阻礙”,使其需要有所付出才能獲得加速度,在宏觀世界中體現為“質量”。空間中的這種使物質獲得質量的機制,被稱作“希格斯場”(Higgs field)。
理論物理學家布萊恩·葛林(Brian Greene)曾經提到過一個很有意思的比喻:可以把“希格斯場”想象成“狗仔隊”,把空間中的各種物質看作“明星”。“狗仔隊”看見明星就會一擁上前,将其團團圍住,而明星則必須要使勁往前擠才能逃走;明星擠得越費勁,與狗仔隊的互動越多,受到的阻礙越大,當然也從側面說明,他的“名氣”越大。演員們的名氣,就等價于物質的“質量”。由于演員們的名氣有大有小,相應地,不同物質(基本粒子)的質量也各不相同。比如,光子的(靜止)質量是零,因此光能以理論上空間中的最快速度運動。
後來,歐洲核子研究組織(CERN)在日内瓦建造了一座“大型強子對撞機”(LHC),科學家們開始嘗試把粒子加速到接近光速的速度,希望能從空間中找到“希格斯場”中的粒子,也就是“希格斯粒子”,以此驗證希格斯的理論。
2013年,通過對撞機實驗,初步确認已經發現了“希格斯粒子”,定名為“希格斯玻色子”(Higgs Boson,粒子分為“玻色子”和“費米子”兩類,它們的自旋特性不同),證明了“希格斯場”的存在,希格斯本人也因此榮獲諾貝爾獎。
“希格斯玻色子”僅僅是基本粒子,比如電子等的質量的來源,雖然世界萬物都由基本粒子構成,然而它卻并不完全是物質的全部的質量的給予者。物體的絕大部分質量來自于膠子場中的能量,也就是膠子傳遞強相互作用的束縛能量,三個誇克依靠膠子傳遞強相互作用束縛在一起形成中子或者質子。根據公式 E=mc^2,能量與質量是等價的。
計算機模拟的“希格斯玻色子”的運作模型。
“希格斯粒子”的發現,應該算是人類探究空間的一個重大裡程碑,因為它不僅證明了“真空不空”,而且還說明,“空間”不是一種虛無的東西,它擁有自己與生俱來的固定的特性;“希格斯粒子”被認為普遍存在于空間中,作用就是給運動的物質施加質量(加速的難度)。這同時也說明了,即使是人們一般認為的“絕對真空”,也能夠對物質造成實在的影響。
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!