什么是上帝粒子?
親,別著急,聽小編慢慢講解。
跟我學(xué)物理網(wǎng)站的賈蘭華老師說:物理學(xué)是一門古老的科學(xué),試圖從最基本的層面上理解自然。它是早期哲學(xué)的一部分。當(dāng)時物理學(xué)關(guān)心的是世界起源的問題,比如什么是時間和空間?這些問題看似簡單,卻極難回答。人們對這些概念的理解是極其曲折的。在漫長的歷史中,物理學(xué)就像長途旅行的水手一樣,一次又一次地回到這些問題。回頭看燈塔。
對于幾乎所有受過現(xiàn)代教育的人來說,最早接觸質(zhì)量的物理概念是在牛頓力學(xué)中。質(zhì)量是決定物體慣性和重力的基本物理量。在牛頓力學(xué)中,沒有質(zhì)量的經(jīng)典力學(xué)是不可想象的。牛頓第二運動定律指出,物體的加速度等于作用在其上的力除以其質(zhì)量。因此,沒有質(zhì)量的物體不知道如何運動,因為你要除以零。此外,在牛頓萬有引力定律中,物體的質(zhì)量決定了它所施加的力的強度。沒有引力的材料不可能構(gòu)造出具有引力的物體,所以你不能在不同時取消重力的情況下取消質(zhì)量。在機械概念占主導(dǎo)地位的時代,質(zhì)量與空間和時間無關(guān)。這是力學(xué)中不可簡化的概念。不可簡化意味著它不需要也不可能被簡化為更基本的概念。因此,大眾研究的起源在當(dāng)時基本上是不存在的。
隨后物理學(xué)的發(fā)展使得質(zhì)量的概念不再那么原始。愛因斯坦的狹義相對論認(rèn)為,質(zhì)量與物體的運動速度有關(guān)。隨著速度的增加,物體的質(zhì)量逐漸增加。這個結(jié)論是后來得出的。證明。愛因斯坦 1905 年的論文“物體的慣性與其所含的能量有關(guān)嗎?” ”,推導(dǎo)出m=E/c2,說明質(zhì)量與能量有關(guān),質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。人們就是根據(jù)這個原理制造了原子彈。后來,在大型正負(fù)電子對撞機LEP中,人們發(fā)現(xiàn),當(dāng)高能電子與高能正電子碰撞,我們經(jīng)常觀察到之后會產(chǎn)生大量的粒子,這些粒子的總質(zhì)量可能是原來電子和正電子質(zhì)量的數(shù)千倍。這樣,我們實際上在現(xiàn)實世界中利用能量創(chuàng)造了質(zhì)量。
到底什么是質(zhì)量?科學(xué)家們也逐漸研究了物體的微觀組成。自1897年英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子以來,近代對物質(zhì)起源的探索就開始了。此后留學(xué)之路,質(zhì)子、中子等亞原子粒子相繼被發(fā)現(xiàn),被稱為基本粒子,這意味著它們是構(gòu)成物質(zhì)世界的最基本單位,不可分割。然而,通過高能物理實驗,物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了越來越多的微觀粒子。這時,物理學(xué)家不禁要問:基本粒子有這么多嗎?為什么這些粒子的質(zhì)量如此不同?
1964年,英國物理學(xué)家彼得·希格斯()發(fā)表學(xué)術(shù)理論文章,提出粒子場的存在,并預(yù)測存在能夠吸引其他粒子從而產(chǎn)生質(zhì)量的玻色子。他認(rèn)為這種玻色子是物質(zhì)質(zhì)量的來源,也是電子和夸克形成質(zhì)量的基礎(chǔ)。其他粒子在這個粒子形成的場中游動并產(chǎn)生慣性初中物理研究性論文,從而形成質(zhì)量并構(gòu)造世界。希格斯認(rèn)為,137億年前的大爆炸期間,形成了一個看不見但無處不在的場,而希格斯玻色子就存在于這個場中。當(dāng)一些粒子遇到希格斯玻色子時,它們會減速并獲得質(zhì)量,而另一些粒子則不受阻礙地繼續(xù)前進(jìn)。
根據(jù)希格斯模型,基本粒子通過與看不見的、無處不在的場相互作用來獲得質(zhì)量。粒子與希格斯場的相互作用越強,其質(zhì)量就越大。這里還有一個有趣的故事。科學(xué)家很難向英國政府解釋希格斯場,因此1993年,英國科學(xué)大臣威廉·沃爾多·格列佛向科學(xué)家發(fā)起挑戰(zhàn),要求他們使用一頁紙。向他解釋希格斯場。沃多·格列佛拿出一瓶香檳,頒發(fā)給獲獎?wù)撸渲邪▊惗卮髮W(xué)學(xué)院的物理學(xué)家大衛(wèi)·米勒。米勒將希格斯場比作一個房間,里面有一大群均勻分布的工作人員,為政客的政黨服務(wù)。一個微不足道的人,可以在人群中暢行無阻。然而,如果當(dāng)時的英國首相撒切爾夫人在場,她一定會引起很多關(guān)注:黨內(nèi)工作人員會聚集在她周圍初中物理研究性論文,放慢她的腳步,給她帶來一定的“群眾”。
如果沒有希格斯玻色子,宇宙將是一個寒冷、黑暗、死寂的地方,沒有任何生命。由于其基本重要性,物理學(xué)家將希格斯粒子稱為“上帝粒子”。英國愛丁堡大學(xué)教授彼得·希格斯(Peter Higgs)因其在物理學(xué)方面的工作而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這種粒子的存在最早是在 20 世紀(jì) 60 年代被預(yù)測的。
希格斯玻色子被認(rèn)為是人類理解宇宙的關(guān)鍵,物理學(xué)家相信希格斯玻色子賦予了構(gòu)成原子的粒子質(zhì)量。如果沒有質(zhì)量,這些粒子將以光速穿越宇宙,并且無法連接在一起形成原子,而原子是構(gòu)成宇宙中從行星到人類的一切事物的基本單位。
希格斯粒子使我們離上帝僅一步之遙。
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