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当涉及到电子,希格斯玻色子或光子时,它们没有太大的用途

它们具有旋转,电荷,质量......这就是它有时它们只携带一些消失的这些特征,所以它的质量粒子是一个重要的理解属性,因为它是基本粒子物理学的根源然后,物质意义上的质量是什么

为什么有些颗粒有质量而其他颗粒没有

你可能认为这不重要,但最大的问题是:为什么粒子有质量呢

要回答这些问题,远远超出阿尔伯特爱因斯坦对质量的了解,让我们深入研究粒子物理学和广义相对论一位教授曾告诉我,物理性质的最佳定义是它的测量方法遵循这个定义,让我们看看我们如何测量质量当你踩到一个尺度,无论喜欢与否,它会记录你的重量这是因为地球吸引你的重力你和地球之间的力存在,因为你和地球都有质量如果你踩到了在月球上相同的比例它将在地球上记录你的重量的一小部分大约六分之一,确切地说(从来没有一个更有效的饮食计划:仅通过飞向月球减掉83%的体重)你的月亮重量因为月球的质量小于地球的质量,月球的质量和月亮的重力与月球的质量(M)和质量(m)成正比,这是由公式F = GMm /给出的(R2)在哪里R是月球的半径,G被称为牛顿的引力常数质量是引力相互作用的指控,没有它就没有引力存在物理学家将这种质量的表现称为引力质量当你打开一扇门时,你必须推动它用力,否则门不会移动这是因为门的质量表现为惯性,也就是说,它抵消了你改变其运动状态的牛顿第二定律说你需要改变运动状态的力一个物体的惯性质量与其惯性质量成正比(F = ma)利用相同的加速度推动轻质门更轻松爱因斯坦通过引力等效原理连接引力和惯性质量等效原理简单地说是引力和惯性质量然而,这个简单的陈述加上数学思想,即物理方程不应该依赖于参考框架,导致很远等效原理的主要结果是爱因斯坦的引力方程这些方程式规定了质量曲线空间和扭曲时间的方式爱因斯坦的引力方程的含义很简单:质量扭曲时空和弯曲的时空移动质量周围如果你我曾经看到一个硬币在一个漏斗形状的心里旋转,你知道我在说什么根据爱因斯坦的引力几何图形,地球围绕太阳运行,因为后者在太空结构中形成一个漏斗状的引力井 - 当硬币在许愿井中旋转时,时间和地球在其中旋转如果太阳没有质量,它周围的引力井将不存在,地球将立即飞行如果地球没有质量,它将感觉不到曲率井的直线飞走这是一个漏斗状的坚果壳的广义相对性爱因斯坦知道所有这些以及更多的事情毕竟,他写了相关的书ity - 无论是特殊的还是一般的他都知道质量如何与重力和能量联系起来第一个关系由他的引力场方程组成,第二个关系是众所周知的E = mc2不幸的是,他从来没有机会学习为什么具有大规模的特性现代基础粒子物理学在2012年最终发现了希格斯玻色子时给了我们答案这个问题相当重要,因为正如我们之前看到的那样,没有质量就没有引力或存在吗

嗯,实际上,有一个光子,例如光子是无质量的精髓根据我们目前的理解,粒子物理学中最深刻的基本定律之一,称为规范对称,防止任何力载体粒子,包括光子,获取即使是最微小的质量然而,光子被太阳吸引 观测结果清楚地表明,在太阳两侧可以观测到太远位于太阳背后的星系中的光

太阳的引力场弯曲光的事实被用来证明广义相对论在1919年是正确的

引力场因为E = mc2这个等式告诉我们,从引力的角度来看,能量和质量是等价的

光子带有一点点能量,所以它被太阳略微吸引

能量吸引的事实很重要,因为事实上,我们周围的大部分质量都是能量星系和恒星的所有可见部分都是由氢气组成的,氢气只是质子和电子地球是由许多不同的原子组成的,但那些只是由核子组成(质子和中子)和电子电子比核子轻2000倍,因此它们在质量方面带来的影响要小得多

显然,大部分质子和中子质量都是能量存储在胶水中胶水(或胶子,用科学术语)是将质子和中子保持在一起的物质它是强力的载体存储在胶子中的结合能量构成质子,中子,氢和任何原子的大部分质量那个问题我们可以在这里停下来,因为我们已经了解了宇宙中大部分可见质量的起源,爱因斯坦并不知道宏观物体的质量来自何处,但是粒子物理学在20世纪后期揭示了这一点

然而,故事中的另一个转折也许是最令人惊奇的一个如果爱因斯坦已经知道它,他肯定会喜欢它

希格斯玻色子在产生质量希格斯玻色子中的作用,这是希格斯场的激发,在基础层面提供质量的东西:它为基本粒子提供了质量希格斯的故事始于粒子物理学中的一个严重问题到20世纪末,很明显,前面提到的规范对称性是基础ntal法则禁止任何大规模的力量载体然而在1983年,大型电子正电子(LEP)(大型强子对撞机(LHC)的前身)发现了大量的力量,即W和Z玻色子

这是一个严重的难题:自然界最基本的规律之一,规范不变性受到威胁放弃规范不变性意味着从头开始粒子物理学很明显,聪明的理论家们想出了一种方法来吃蛋糕并吃掉它!他们引入了希格斯机制,它允许我们在基本层面上保持规范对称性但是打破它们,使得在我们特定的宇宙中仍然可以存在大量的W和Z粒子这一令人难以置信的技巧赢得了1979年诺贝尔奖的Sheldon Glashow,Abdus Salam和Steven Weinberg物理学奖除了力载体之外,希格斯机制也为基本物质粒子提供质量,解释了为什么电子,中微子或夸克具有质量然而,基本电子,夸克或中微子质量的贡献与周围胶水产生的质量相比可以忽略不计那么这是否意味着希格斯在原子水平上可以忽略不计

答案是不!如果没有希格斯玻色子,电子将没有质量,所有原子都会分崩离析中子不会衰变,所以即使原子核也会看起来非常不同完全一样,宇宙将是一个非常不同的地方,缺乏星系,恒星和行星所以,现在我们知道关于质量的一切,对吧

不幸的是,整个宇宙中只有5%的质量来自普通物质(其质量被理解)近70%的宇宙质量来自暗能量,大约25%来自暗物质不仅我们没有关于什么样的质量的线索,我们甚至不知道黑暗部门是由什么组成的所以请继续关注,因为大众的故事仍在继续,直到千禧年

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