解读质量的本质,万物都有质量,但质量到底是如何产生的?


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解读质量的本质,万物都有质量,但质量到底是如何产生的?


我们经常会称自己的体重 , 尤其是减肥的朋友:我的体重减到50公斤了 , 并为此欣喜若狂 。
但你有没有想到 , 到底什么是质量?质量到底是如何产生的?平时我们所称的体重其实并不涉及到质量的本质 , 严格来讲只是地球给我们的重力 。
物理学上来讲 , 质量就是物质量 , 由密度和体积一起组成的一种度量 。 但这种定义还有些抽象 , 有没有具体的定义呢?

我们都知道 , 日常我们所见的宏观物体都是由最基本的微观粒子组成的 , 万物都是由原子组成的 , 原子由电子和原子核组成 , 原子核又是由中子和质子组成 。
原子核和电子组成了原子的质量 , 但电子质量实在太小了 , 绝大部分质量都来自原子核 , 电子的质量几乎可以忽略不计 。
比如说氢原子 , 核外电子的质量仅占原子质量的1/1837!
电子是基本粒子 , 不能继续分割 , 电子下面没有更小的结构单元 。 而质子和中子都有更小的结构单元组成:夸克 。 夸克和电子都是基本粒子 。

质子和中子都由三个夸克组成 , 质子由两个上夸克和一个下夸克组成 , 中子由两个下夸克和一个上夸克组成 。
夸克也是有质量的 , 按理说 , 夸克的质量总和应该等于原子核质量 , 但事实并非如此 , 科学家们研究发现 , 夸克的质量总和加起来还不到原子核质量的1% , 还有99%的质量去哪里了呢?
答案就藏在强相互作用上 。

首先我们需要明白 , 自然界有四种基本作用力:强力 , 弱力 , 电磁力和引力 , 四种作用力中 , 强力的强度最大 , 引力的强度最小 。
组成质子和中子的夸克都有由强相互作用连接在一起 , 通过胶子传递强力 。
我们都知道 , 胶子在传递强力的过程伴随着巨大能量 , 这些能量就像胶水一样把夸克束缚在一起 。
而根据爱因斯坦的质能方程 , 能量和质量是等价的 , 强相互作用的巨大能量就等同于质量 , 而原子核中99%的质量其实就是强相互作用的巨大能量 , 而夸克只占了原子核质量的1% 。
接下来的问题就是 , 夸克1%的质量又是来自哪里呢?
需要用“上帝粒子”来解释 。

所谓“上帝粒子” , 其实就是希格斯玻色子 。 希格斯场充满了整个宇宙 , 而希格斯玻色子就是
希格斯场的量子激发 。 基本粒子与希格斯场发生耦合可以获得质量 。
如何证明希格斯场的存在呢?只要找到希格斯玻色子(上帝粒子)就可以证明了 。 而科学家在大型粒子对撞机中发现了希格斯玻色子的存在 , 希格斯也因此获得了诺贝尔物理学奖 。

各种基本粒子(费米子 , 电子 , 夸克等)都会与希格斯场发生耦合获得质量 , 而各种玻色子(传播自然作用力的传播子)比如光子等不会与希格斯场发生耦合作用获得质量 , 静质量为零 , 只能以光速传播 。
【解读质量的本质,万物都有质量,但质量到底是如何产生的?】那么夸克又是由什么构成的呢?目前我们不得而知 , 因为“夸克禁闭”的存在 , 科学家无法观察到夸克的存在 。

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