05.12 每個物體其實只有1%的純質量,其他99%都是相對論質量,咋回事

在我們的生活中,目之所及到處都是各種物體,每一種物體都有它自己的質量,如果我說物體的質量絕大部分都是虛的,可能很多人都不相信,比如一個體重150斤的人,要是在粒子的層面計算它的純質量的話,其實它可能在一公斤左右,如果你手裡正拿著一個沉甸甸的東西,那麼它絕大部分的質量都是虛無的,只有大約1%(有說3%或7%,有爭議)是粒子層面的實際質量。說起來這可能會讓人很不理解,但是在基本粒子的微觀世界中的確是這樣,到底是怎麼回事呢?

每個物體其實只有1%的純質量,其他99%都是相對論質量,咋回事

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我們都知道可見物質是由是由分子和原子組成,而原子是由質子,電子、中子組成,其中電子的質量非常小,只約等於質子的萬分之三,可以說是很小了,那麼質子和中子的質量就很大了嗎?是的!說起來是很大的,畢竟比電子大了幾千倍,然而再把質子和中子分開來看,那麼我們會發現它的質量竟然也是虛的。

每個物體其實只有1%的純質量,其他99%都是相對論質量,咋回事

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質子和中子都是由3個夸克組成,分別是質子由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子由兩個下夸克和一個上夸克組成,按道理講,這三個夸克加起來就是質子和中子的質量了,但事實上根本不是,三個夸克加起來的質量,只相當於質子或中子總質量的1%左右。

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這無疑顛覆了我們對物體質量拆分和組合的認知,那麼這到底是怎麼回事呢?要解答這個問題,就必須要用到愛因斯坦相對論中對質量和能量關係的解釋了,愛因斯坦首先意識到物質和能量本來是一回事,也可以說它們是可以相互轉換的,比較常見的轉換方法是溫度的變化,而宇宙中有些基本粒子是沒有靜止質量的,比如光子和中微子。

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那麼質子和中子的三個夸克之間怎麼憑空造出了大部分質量呢?其實這正是三個夸克之間相互作用產生的能量的反應,正可以說是能量造出了質量。

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三個夸克之間有一種稱為膠子的粒子,是一種負責傳遞強核力的玻色子。它們把夸克捆綁在一起,使之形成質子、中子及其他強子。它和光子中微子一樣,靜止質量為0,電荷為0,自旋時質量為1,但它也可能有大至幾百萬電子伏特的質量,因為支配它運動的是強相互作用力,這種力在微觀的層面很強大,這也是為啥它能產生那麼多質量的原因!

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膠子是維持原子核穩定的重要一環,正是因為它的運動維護著質子和中子的穩定,並且它的運動也而造出了質量,這種質量被稱為相對論質量,而且是物質的絕大部分的質量,雖然說起來它是虛無的,然而它卻又是現實存在的。


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