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希格斯粒子无法解释的“多余”质量从何而来?

时间: 2013年01月30日 | 作者: | 来源: 环球注册新宝GG
欧洲大型强子对撞机(LHC)提供了希格斯玻色子存在的强有力证据。希格斯粒子解释了其他基本粒子为什么有质量,但无法解释我们周围所见所感的一切质量。

 

    每个质子由3个夸克组成,它们解释了质子质量的1%,其余质量均来自夸克和胶子之间的相互作用。

 

    为了理解究竟是什么将可见物质——从恒星到行星到人,无所不包——结合在一起,你必须知道夸克和胶子如何相互作用。这是夸克物质物理学的本质,也是2012年8月12日至18日在华盛顿召开的夸克物质国际会议的核心议题。

    “可见宇宙中有一部分质量希格斯粒子无法解释,我们正在研究这部分质量中的99%。”彼得•斯坦伯格(Peter Steinberg)称。他是美国能源部布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的一名物理学家,也是夸克物质会议的积极参与者。

    他进一步解释说,可见物质是指一切由原子组成的物质,原子的质量主要来自组成原子核的质子和中子,绕核运动的电子对其质量几乎没有什么贡献。但是,质子和中子各由3个夸克组成,其质量大大超过组成他们的夸克的质量总和。那么,“其余”的质量从何而来?

    物理学家认为,答案在于,夸克如何通过交换胶子和胶子间的相互作用来发生相互作用。胶子是一种无质量的粒子,它通过自然界中最强的力——强核力——将夸克束缚在一起。这种力具有某种特殊的性质,如果你试图将亚原子粒子夸克拉开,这种力会越变越强。为了了解这种力的特征,物理学家将原子核(又称重离子)加速至接近光速,使得胶子占主导地位,然后牵引它们在粒子加速器(如布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)和欧洲的大型强子对撞机(LHC))中迎头相撞。这些对撞机能创造早期宇宙的环境,那时夸克尚未结合形成质子和中子。研究这种原始的夸克-胶子等离子体重的“自由”夸克和胶子的行为,有助于注册新宝GG家更好地了解强核力,以及当这些粒子结合形成普通物质时,大量“多余”的质量是如何产生的。

    因此,即使可见物质只占整个宇宙的很小一部分——仅仅5%,余下的均由暗物质和神秘的暗能量组成,对它的研究也足以让像斯坦伯格(Steinberg)这样的物理学家忙活好一阵子了。

(环球注册新宝GG  邱晓琰)

原文链接:http://phys.org/news/2012-08-quark-higgs.html