质量之谜
在这个理论中,科学家发现,物质质量的99%实际上是来自于强相互作用把夸克束缚在质子和中子所对应的能量。根据爱因斯坦的质能等价E=mc^2,质量和能量是等价关系,所以这部分能量是具有质量的,占据了物质总质量的99%。那么问题来了,剩余的1%的质量从哪来的呢?
你可能要说,那基本粒子不应该有质量吗?
其实按照规范场理论,基本粒子其实是没有质量的,但是在实验观测中,科学家就发现,光子是没有质量的,而传递弱相互作用的Z玻色子和W玻色子却是质量的。这和那1%的质量其实紧密相关。但也让科学家非常头疼,甚至有的科学家一度怀疑规范场理论错了。
后来,科学家为了调和这个问题,他们提出了著名的希格斯机制。他们认为在宇宙空间中还存在着一种场叫做希格斯场,它可以通过给粒子减速来让粒子获得质量。如果希格斯场没有给粒子减速,那么这个粒子的速度就会是光速。而电子和夸克等基本粒子之所以有质量,就是因为被希格斯场减速,这也就是那1%质量的由来。
为了证明希格斯场的存在,我们就需要找到希格斯玻色子。这一直以来困扰着实验科学家,这是因为要寻找希格斯粒子就需要足够大的大型强子对撞机。后来,在2012年,欧洲的LHC在成功证明了希格斯玻色子的存在。
随着希格斯玻色子被找到,困扰科学家300多年的“质量之谜”也随着解开。根据目前的规范场理论,我们知道,物质99%的质量来自于强相互作用所释放的能量,而剩余的1%的质量是由希格斯场所赋予的。