如果沒有上帝粒子,我們抬腳一跑就是光速,想想都過癮!

希格斯場一種神奇的存在,如果沒有它,我們的世界將會怎樣呢?

粒子物理中有一個特別的理論,認為希格斯場瀰漫在真空中並且賦予基本粒子以質量,包括W&Z玻色子、電子、夸克以及其他粒子。如果確實如此,那麼當希格斯場消失後粒子就只能以光速運動。當然,空間內的希格斯場是無處不在不會消失的。當你正在看手機時,你的目光正在穿過希格斯場:光子沒有和希格斯場發生作用,依舊按光速傳播。希格斯場實際上非常奇特。

如果沒有上帝粒子,我們抬腳一跑就是光速,想想都過癮!

希格斯場無所不在,會和粒子發生作用從而賦予粒子以質量,這種質量會導致粒子在空間中的飛行速度小於光速—比如電子。但是粒子會繼續無阻力運動:根據牛頓定律,沒有外力作用時粒子會保持勻速直線運動。如果我們意識到粒子的能量決定其速度,那麼就能得這個謎團的部分解答;因為希格斯場是真空的最低能量狀態,所以粒子和希格斯場之間無法進行能量交換,因此粒子也會保持速度不變。

而相對於希格斯場的速度的絕對值也是不可能被測定的。就像超導性和磁性這些最低能態只能存在於足夠低溫的條件下,充滿希格斯的真空也是一種在足夠“低”溫度下存在的最低能態,而這個“低”代表10攝氏度!在10攝氏度以上,理論上認為宇宙的基態不包括希格斯場。在宇宙大爆炸發生後的萬億分之一秒,宇宙溫度高於這個值,而希格斯場從這時開始才充滿真空,並賦予基本粒子以質量。

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就像電磁場中發生漣漪產生量子包一光子,希格斯場會產生希格斯波色子。在雞和蛋理論下,希格斯玻色子本身會感知到瀰漫的希格斯場從而具有質量。希格斯理論認為,希格斯玻色子質量非常大,約為氫原子質量的1000倍。根據量子測不準原理,虛擬的希格斯玻色子在真空中做內外波動,如果精確測量真空對於粒子(比如電子)的影響以及力載體W和Z玻色子的性質,就會發現它們都會受到虛擬的希格斯玻色子的影響。將所有這些研究結果彙總,會發現希格斯玻色子似乎比之前想象的要輕,也許只有氫原子質量的150倍。

如果沒有上帝粒子,我們抬腳一跑就是光速,想想都過癮!

在CERN歐洲核子研究組織有一條磁性環長達27千米,可以約束高速質子,當高速質子相互對撞會產生一種適宜波色子生成的環境。這個加速器是“大型強子對撞機(LHC),經過十年的艱苦建設於2007年完成。這個實驗可能需要數月來完成,而之後的數據分析和提煉更需要數年,它將繼續為我們揭示這個上帝粒子的神秘面紗。

希格斯玻色子被稱為上帝粒子一點不為過,因為它賦予了基本粒子的質量,假設沒有希格斯玻色子的存在,那麼電子,原子,分子大到宏觀世界都不存在質量,那我們真是一抬腳就超光速,這個假設的前提是我們的世界還依然健在!


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