視頻“ 您的質量不是來自希格斯玻色子嗎?”認為,我們構成的幾乎所有質量都不會與相互作用希格斯場,但是大部分核的質量來自夸克之間的空間(夸克-膠子等離子體)。
如果視頻是正確的,則確實需要對質量進行一個易於理解的解釋,因為科學普及者使我們外行人認為,希格斯機制對原子中的所有質量負責,這當然會產生誤導。
視頻“ 您的質量不是來自希格斯玻色子嗎?”認為,我們構成的幾乎所有質量都不會與相互作用希格斯場,但是大部分核的質量來自夸克之間的空間(夸克-膠子等離子體)。
如果視頻是正確的,則確實需要對質量進行一個易於理解的解釋,因為科學普及者使我們外行人認為,希格斯機制對原子中的所有質量負責,這當然會產生誤導。
希格斯機制不是普遍的,對質量負責的細節,而是最終的。其他機制可能會給您帶來大量的質量-實際上它們確實可以-但仍有一些部分無法解釋。這就是為什麼需要希格斯機制的原因。
為您提供的數字:
對於氫原子:
總質量-大約1 GeV
電磁場-幾個eV (十億分之一)
核力場-無
大量電子和夸克-通過希格斯機制-約20 MeV
其餘部分歸因於膠子(和虛擬夸克)的張力和運動。
對於其他原子:
總質量-每個核子(質子或中子)約1 GeV
電磁場-每個質子高達keV(不是原子核內部的場)
核力場-每個核子最多有幾個MeV
原子核內的電磁場-最多等於核力場的一部分電子和夸克的質量-通過希格斯機制-每個核子大約20 MeV
其餘的是由於...參見上文。
實驗者的答案:
1)實驗物理學已經通過許多實驗確定了自然的基本框架是量子力學,其中包括相對論。是適當的。它取決於極少量的基本粒子,其中構成了我們在實驗室中觀察和試驗過的所有物質。
2)質量的定義您擔心的是古典力學對日常施加的阻力的抵抗力。
慣性質量測量物體對速度m的抵抗力= F / a。 (對象的加速度)。
在相對論物理學中,此表中所示的基本粒子具有靜止質量:
$ \ hspace {50px} $ 。
標準模型中包含的基本粒子
它們的質量在表格中給出,除了兩個頂部列中紅色的是無質量粒子。這些處於不同束縛態的粒子組成質子(夸克和膠子)和中子,束縛的質子和中子構成原子核,並在它們周圍聚集電子和原子,構成固體。
如果看質量,它們永遠不能總結為質子的質量$ \ left(1 \ frac {\ mathrm {GeV}} {c ^ 2} \ right)。$ >
發生的是,加法不是標量質量,而是四個矢量的加法,我們知道的三維動量加能量是狹義相對論特殊度量中的第四部分。質量在此框架中是三維的相應“長度”,稱為“不變質量”:對於基本粒子,此“長度”與表的質量相同。當兩個基本粒子形成另一個粒子或從一個粒子中出來時,複合粒子的質量是組成它的各個基本粒子的四維矢量相加的函數。
例如,存在一個名為pion $ \ left(\ pi ^ 0 \ right)$的粒子,質量為$ 135 \ frac {\ mathrm {MeV}} {c ^ 2}。$它衰減成兩個無質量的光子。即使每個光子的質量為零,二光子系統的質量也不變,為$ {\ pi} ^ 0 $。
然後建立一個層次結構,基本粒子(夸克,膠子)結合起來組成質子和中子,質子和中子結合起來組成原子核,電子加上原子核組成原子。級別成為下一級別基本粒子的剩餘質量。每個級別的組合中的動能都比以前的級別少,因此質量開始類似於經典力學質量。當我們到達尺寸大於納米的固體和液體時,相對論效應可以忽略不計。
在這個傳奇中,希格斯場從何而來?它僅影響表中基本粒子的不變質量,即它們的靜止質量。我們從宏觀上測量的大部分質量是在這些基本粒子及其結合能上逐級增加的。從宏觀上講,束縛下層的高能成為經典力學物質。
一個好點是考慮結合能曲線和核反應,在那裡我們看到相反的過程:經典質量通過破壞複合性水平變成能量。
一位粒子物理學家告訴我,希格斯場僅解釋了質量的一小部分,而大部分質量是由於原子核中的能量結合質子所引起的(使用QCD描述)。
所以我認為視頻中所說的是正確的。
他說的話有一個明顯的錯誤:not的質量來自與自身希格斯粒子的相互作用。本質上,對於由於希格斯機制引起的質量,拉格朗日原本包含無質量的粒子。這是由於規範對稱性的要求。質量項不是規範不變的。
希格斯機制是一種動力學機制,其中最初無質量的場獲得質量。正如我們所說,與希格斯有關的(標量)場通過自發對稱破壞獲得非零真空值。對稱性破壞的一部分來自這樣一個事實,即,如果希格斯的真空狀態不包含與原始的,不間斷的拉格朗日度相同的對稱性,那麼規範玻色子將獲得質量。希格斯的非零真空將給出對應於質量的項。
但是我們可以在大型強子對撞機中產生的希格斯粒子是希格斯場的小激發。這些微小的擾動是在磁場的真空狀態下完成的,並且還可以與理論的粒子相互作用,但並不負責質量。