希格斯粒子无法解释的“多余”质量从何而来？

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，有助于科学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。

（环球科学  邱晓琰）

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

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