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我们都有质量,但质量的本质究竟是什么?

发布时间:2019-01-22 10:47:45  作者:宇宙探索  来源:宇宙探索  阅读:150

      探索浩瀚的宇宙对于人类来说似乎是一个永恒的课题,因为宇宙实在太过庞大,每当人们解答了一个未知领域,就会有更多的疑问随之而来。而往往这个时候很容易就走进死胡同,需要我们转换思维,何不从微小世界的领域探索宇宙的本质?因为宇宙诞生之初就是极其的微小。
      试着想象你能把自己现在的体型缩小好几十亿倍,这就是原子核次原子粒子的领域,我们眼睛所能见到一切的基石,而当你变成了这么小,世界的运作是靠大不相同的定则,称为量子力学。
    我们都有质量,但质量的本质究竟是什么?
      根据这些定则,就算你像移除掉所有原子核粒子,也会发现虚无空间依然一点也不虚无,事实上,里面满是活动。粒子持续存在与消灭,它们从无中生有,很快地毁灭彼此而消失。尽管理论有预测到这一点,但直到1948年,一位名叫亨德里克卡西米尔的科学家才提出尽管我们看不到这些例子,但它们应该能让虚无空间做出我们看的到的事。
      他预测若把两片一般的金属板放得极为靠近,假设比一张纸的厚度还靠近,那么拥有特定能量的粒子会被排斥掉,因为板子间无法容纳它们。因为板子外的这种活动比板子内更剧烈,卡西米尔认为板子会被我们通常认为的虚无空间推在一起。而当多年后做成了这个实验证明了卡西米尔是对的,在虚无空间,板子是被推在一起。所以在原子的观点下,虚无空间并不虚无,里头充满了活动,可以逼迫物体移动。
    我们都有质量,但质量的本质究竟是什么?
      而今天了解最小空间的追求依然继续着,使用史上最昂贵的科学实验。CERN,位于日内瓦的欧洲核物理研究中心,在此建于超过底下五十米深的就是大型强子对撞机,那是全球最有力的加速器,造价大约一百亿美元,能加速次原子粒子达到超过99.99%的光速,然后让它们对撞,在这些碰撞所产生的碎片中,这类地方的科学家已经发现到许许多多的奇特粒子,而他们正在追查其中最神出鬼没的粒子。这种粒子被认为是塑造一切的关键,从我们身体中的原子到最遥远的恒星,如果能找到这种粒子,将重新改写我们对于空间的设想,而能实现四十多年前便启动的追求!
      一切始于1964年,英国一名年轻的物理学家彼得希格斯提出非常破格的空间概念,差点害他身败名裂。希格斯等少数人努力破解的谜题如下,宇宙中的基本粒子全都有不同的质量,我们通常将之想成是重量,这些粒子若是没有质量,就绝不会结合而形成我们熟悉的原子,而原子组成了我们周围所见的一切。
      不过是什么创造出质量的呢?又为何不同的粒子有不同的质量呢?尽管希格斯等人努力再三,却无法解答这个让人费解的问题。后来的一个周末在爱丁堡郊外散步,希格斯有了特殊的想法,他用数学对空间有了全新的想象,像是海洋那样,粒子沉浸在这个海洋里,而在通过的时候取得了质量。
      为了了解这是如何运作的,试着把粒子的质量想象成演员的名气,而希格斯的海洋可比狗仔队。有些粒子像是没有名气的演员,很轻松就能通过,狗仔队对他们毫无兴趣。但其他的粒子,好比超级巨星,得要挤啊挤才能通过,而这些例子通过时越是吃力,和海洋的互动越多,也就取得了更大的质量。
    我们都有质量,但质量的本质究竟是什么?
      当时的希格斯深信自己达成了伟大发现,但当他用这个概念投稿给欧洲核物理研究中心的期刊,却被退稿。但是希格斯并没有退缩,而是越挫越勇,更加琢磨他的理论,直到后来他得到机会在普林斯顿大学的高等研究院发表。
      如今,希格斯所开创的概念,称为希格斯场是我们了解空间的关键。希格斯场无所不在,甚至存在于最虚无的真空空间,而正是因为有了希格斯场,你我才有了质量。唯一的问题是没有实证能支持希格斯场的存在,起码到目前为止哈还没有。
      但是在欧洲核物理研究中心,科学家正尝试用极大能量让粒子对撞,将能撞掉一块希格斯场,制造出自己的小粒子,仿佛是刮掉一片空间下来。科学家认为用粒子加速器推进空间的力量如果够大的话,真能让希格斯粒子跑出虚无空间。以我们现在对于物质的整个了解,如果希格斯场不存在,便会瓦解。找到希格斯粒子会是重大的里程碑,进而确立就算是最虚无的虚无空间也都影响着所有物质。
    我们都有质量,但质量的本质究竟是什么?
      希格斯玻色粒子和希格斯场之后被证明确实存在,而希格斯玻色粒子也被称为“上帝粒子”,是物质质量的来源,而发现者希格斯本人在2013年荣获物理学诺贝尔奖!