@ 2017.05.30 , 12:00
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减肥失败?怪希格斯玻色子啊

由于“上帝粒子”这一外号,希格斯玻色子引发了公众的广泛兴趣。没有希格斯玻色子,就没有质量(这个说法其实还有待商榷)。没有上帝粒子,我们热爱、熟知的物理世界会戛然而止,一切将变的混乱不堪,粒子将会以光速飞溅,彼此间几乎不会产生任何相互作用。

我相信你曾无数次听到这样的说法:“有了希格斯波色子,才有了质量。”什么?!你没听说过,嗯,那你现在听说了!其实这条陈述并不严谨,似乎有点误人子弟:你的身体发肤,小到你的细胞,甚至是组成细胞的分子、原子、夸克的质量都是由上帝粒子造成的,但是这些质量只是你身体总质量很小的一部分。胖子常常向瘦子念叨:“减不下肥又不是我的错,明明是希格斯子的锅,我也很无奈啊”。真相真的是这样吗?

减肥失败?怪希格斯玻色子啊
希格斯玻色子。credit: 123RF

99%的质量来自能量

希格斯波色子在产生质量的过程中扮演了角色,但绝不是男一号,顶多是个跑龙套的。拿你的身体来说,身体由组织和器官组成,器官由细胞组成,细胞由分子构成,而分子又是原子的集合体。原子由原子核和电子云构成,而电子的存在感极弱,因为大多数情况下,电子的质量可以忽略不计。

再来看看原子核,我们可以发现质子和中子,他们集中了物质的大部分质量。你以为这样分类就结束了吗?天真!他们还可以继续分成更小的粒子——夸克(quark)。每个质子或者中子都是三个夸克的集合体。这三个夸克被胶子(gluon)绑在一起,而胶子则是一种强相互作用。

于是,事情变得诡异起来。把身体中组成质子和中子的所有夸克的质量加起来,你只会得到身体总重量的1%。

你没算错!组成你身体的基本粒子(夸克和电子)只占你体重很小很小的一部分。剩下的绝大多数的质量来自这些基本粒子之间的相互作用。捆绑、胶结夸克的胶子似乎没有质量,但它束缚着夸克,大大增加了相互作用的能量。

能量即质量!掰断一根火柴需要足够大的力气,把质子或中子掰开成夸克也要能量,爱因斯坦的质能方程E=mc2(E是能量,m是质量,c为光速,这条著名的公式揭示了质量和能力的转换关系)告诉我们,我们生活在质量即能量的宇宙中。

所以呢?!你绝大多数的体重来自质子和中子内部夸克的结合能,这些能量和希格斯玻色子毛关系也没有。这种结合能占据了物质质量的99%。

1%消失的质量

但“希格斯波色子创造了质量”的言论不是空穴来风,也有它的道理。希格斯波色子扮演的虽然不是男一号,但好歹是男七号、男八号吧:它解释了那1%的极小质量,电子和夸克你本身质量的部分。尽管电子和夸克只有咪咪小,但它们的重量也不能忽略不计啊,这可多亏了希格斯波色子。

这些基本粒子(电子和夸克)的质量又是如何产生的呢?通常情况下,希格斯子场(类似重力场)就像是浓稠的汤,或者是伸手不见五指的浓雾。希格斯子场弥散在整个宇宙,它阻碍着自由电子和夸克的运动,简单来说,希格斯子场与这些粒子的相互作用就是那1%的质量。

咳咳咳!划重点了!物质绝大多数的重量来自于质子和中子内部的夸克结合能,而能量就是质量。夸克和电子只占总重量的极少部分,这一部分主要就来自于希格斯子场和这些粒子的相互作用。

所以呢,减肥不成功别甩锅给希格斯波色子了,上帝粒子可是无辜的。

# 原文始发于公众号 牛油果进化论

本文译自 LiveScience,由译者 Hulk 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 17+1

  1. 3464136

    这锅我不背。

  2. 多旧鱼
    @3 months ago
    3464137

    所以理论上我能放龟派气功?

    [44] XX [2] 回复 [0]
  3. 简不单
    @3 months ago
    3464140

    沉重感来自于关系!难怪我不爱出门见人

    [20] XX [0] 回复 [0]
  4. yeahlong
    @3 months ago
    3464143

    我和哑铃之间产生的能量越少,质量就越小。明白了,不锻炼才能减少质量

  5. 3464146

    @多旧鱼:
    理论上说,煮成汤还是有不少卡路里的。

  6. 3464195

    真是好文章,短短的篇幅把质量的来源分类解释得清清楚楚。

    [36] XX [2] 回复 [0]
  7. 卤鸡屁股
    @3 months ago
    3464258

    当然是选择原谅希格斯波色子

    [10] XX [0] 回复 [0]
  8. Toxinor
    @3 months ago
    3464270

    这文章相当于彻底否认概率论和不可知论了吧。不连续片段之间的联系才是最重要的。。。

  9. Boss丶D
    @3 months ago
    3464385

    每个字我好像都能看懂。但放在一起我好像就看不懂了。

  10. 3464449

    唐家三少和番茄土豆果然弱爆了

  11. 3464513

    波色子 → 玻色子
    希格斯子场 → 希格斯场

  12. 3464533

    BTW,公众号牛油果进化论里面那篇……题图注释“四个介子”错了,muon应该是“μ子”。以前网上曾流传过将muon译作“μ介子”的错误译法。但muon压根就不是介子……

  13. 3464634

    应该怪 希格斯玻色(shai)子

  14. 莫怀远
    @3 months ago
    3464636

    所以理论上体重是由于原子太多导致能量太多,质量也就越重

  15. 老虎打盹
    @3 months ago
    3464716

    如此说来,弦论是对的

  16. 3464767

    @BBK: 玻色(se)子……
    玻色是一个人名,Satyendra Nath Bose……
    搜狗输入法把玻色子和骰(tou)子、色(shai)子弄混了吧……

  17. 3464793

    所以胖子都是能量满满啊,减毛的肥,研究研究查克拉去搓螺旋丸

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