什么是上帝粒子?
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跟我学物理网站的贾兰华老师说:物理学是一门古老的科学,试图从最基本的层面上理解自然。它是早期哲学的一部分。当时物理学关心的是世界起源的问题,比如什么是时间和空间?这些问题看似简单,却极难回答。人们对这些概念的理解是极其曲折的。在漫长的历史中,物理学就像长途旅行的水手一样,一次又一次地回到这些问题。回头看灯塔。
对于几乎所有受过现代教育的人来说,最早接触质量的物理概念是在牛顿力学中。质量是决定物体惯性和重力的基本物理量。在牛顿力学中,没有质量的经典力学是不可想象的。牛顿第二运动定律指出,物体的加速度等于作用在其上的力除以其质量。因此,没有质量的物体不知道如何运动,因为你要除以零。此外,在牛顿万有引力定律中,物体的质量决定了它所施加的力的强度。没有引力的材料不可能构造出具有引力的物体,所以你不能在不同时取消重力的情况下取消质量。在机械概念占主导地位的时代,质量与空间和时间无关。这是力学中不可简化的概念。不可简化意味着它不需要也不可能被简化为更基本的概念。因此,大众研究的起源在当时基本上是不存在的。
随后物理学的发展使得质量的概念不再那么原始。爱因斯坦的狭义相对论认为,质量与物体的运动速度有关。随着速度的增加,物体的质量逐渐增加。这个结论是后来得出的。证明。爱因斯坦 1905 年的论文“物体的惯性与其所含的能量有关吗?” ”,推导出m=E/c2,说明质量与能量有关,质量可以转化为能量。人们就是根据这个原理制造了原子弹。后来,在大型正负电子对撞机LEP中,人们发现,当高能电子与高能正电子碰撞,我们经常观察到之后会产生大量的粒子,这些粒子的总质量可能是原来电子和正电子质量的数千倍。这样,我们实际上在现实世界中利用能量创造了质量。
到底什么是质量?科学家们也逐渐研究了物体的微观组成。自1897年英国物理学家汤姆逊发现电子以来,近代对物质起源的探索就开始了。此后留学之路,质子、中子等亚原子粒子相继被发现,被称为基本粒子,这意味着它们是构成物质世界的最基本单位,不可分割。然而,通过高能物理实验,物理学家发现了越来越多的微观粒子。这时,物理学家不禁要问:基本粒子有这么多吗?为什么这些粒子的质量如此不同?
1964年,英国物理学家彼得·希格斯()发表学术理论文章,提出粒子场的存在,并预测存在能够吸引其他粒子从而产生质量的玻色子。他认为这种玻色子是物质质量的来源,也是电子和夸克形成质量的基础。其他粒子在这个粒子形成的场中游动并产生惯性初中物理研究性论文,从而形成质量并构造世界。希格斯认为,137亿年前的大爆炸期间,形成了一个看不见但无处不在的场,而希格斯玻色子就存在于这个场中。当一些粒子遇到希格斯玻色子时,它们会减速并获得质量,而另一些粒子则不受阻碍地继续前进。
根据希格斯模型,基本粒子通过与看不见的、无处不在的场相互作用来获得质量。粒子与希格斯场的相互作用越强,其质量就越大。这里还有一个有趣的故事。科学家很难向英国政府解释希格斯场,因此1993年,英国科学大臣威廉·沃尔多·格列佛向科学家发起挑战,要求他们使用一页纸。向他解释希格斯场。沃多·格列佛拿出一瓶香槟,颁发给获奖者,其中包括伦敦大学学院的物理学家大卫·米勒。米勒将希格斯场比作一个房间,里面有一大群均匀分布的工作人员,为政客的政党服务。一个微不足道的人,可以在人群中畅行无阻。然而,如果当时的英国首相撒切尔夫人在场,她一定会引起很多关注:党内工作人员会聚集在她周围初中物理研究性论文,放慢她的脚步,给她带来一定的“群众”。
如果没有希格斯玻色子,宇宙将是一个寒冷、黑暗、死寂的地方,没有任何生命。由于其基本重要性,物理学家将希格斯粒子称为“上帝粒子”。英国爱丁堡大学教授彼得·希格斯(Peter Higgs)因其在物理学方面的工作而获得诺贝尔物理学奖。这种粒子的存在最早是在 20 世纪 60 年代被预测的。
希格斯玻色子被认为是人类理解宇宙的关键,物理学家相信希格斯玻色子赋予了构成原子的粒子质量。如果没有质量,这些粒子将以光速穿越宇宙,并且无法连接在一起形成原子,而原子是构成宇宙中从行星到人类的一切事物的基本单位。
希格斯粒子使我们离上帝仅一步之遥。
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