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？

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□□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 Hulk 编辑发布。