減肥失敗？怪希格斯玻色子啊

由於「上帝粒子」這一外號，希格斯玻色子引發了公眾的廣泛興趣。沒有希格斯玻色子，就沒有質量(這個說法其實還有待商榷)。沒有上帝粒子，我們熱愛、熟知的物理世界會戛然而止，一切將變的混亂不堪，粒子將會以光速飛濺，彼此間幾乎不會產生任何相互作用。

我相信你曾無數次聽到這樣的說法：「有了希格斯波色子，才有了質量。」什麼？！你沒聽說過，嗯，那你現在聽說了！其實這條陳述並不嚴謹，似乎有點誤人子弟：你的身體髮膚，小到你的細胞，甚至是組成細胞的分子、原子、夸克的質量都是由上帝粒子造成的，但是這些質量只是你身體總質量很小的一部分。胖子常常向瘦子念叨：「減不下肥又不是我的錯，明明是希格斯子的鍋，我也很無奈啊」。真相真的是這樣嗎？

希格斯玻色子。credit: 123RF

99%的質量來自能量

希格斯波色子在產生質量的過程中扮演了角色，但絕不是男一號，頂多是個跑龍套的。拿你的身體來說，身體由組織和器官組成，器官由細胞組成，細胞由分子構成，而分子又是原子的集合體。原子由原子核和電子云構成，而電子的存在感極弱，因為大多數情況下，電子的質量可以忽略不計。

再來看看原子核，我們可以發現質子和中子，他們集中了物質的大部分質量。你以為這樣分類就結束了嗎？天真！他們還可以繼續分成更小的粒子——夸克(quark)。每個質子或者中子都是三個夸克的集合體。這三個夸克被膠子(gluon)綁在一起，而膠子則是一種強相互作用。

於是，事情變得詭異起來。把身體中組成質子和中子的所有夸克的質量加起來，你只會得到身體總重量的1%。

你沒算錯！組成你身體的基本粒子(夸克和電子)只佔你體重很小很小的一部分。剩下的絕大多數的質量來自這些基本粒子之間的相互作用。捆綁、膠結夸克的膠子似乎沒有質量，但它束縛著夸克，大大增加了相互作用的能量。

能量即質量！掰斷一根火柴需要足夠大的力氣，把質子或中子掰開成夸克也要能量，愛因斯坦的質能方程E=mc2(E是能量，m是質量，c為光速，這條著名的公式揭示了質量和能力的轉換關係)告訴我們，我們生活在質量即能量的宇宙中。

所以呢？！你絕大多數的體重來自質子和中子內部夸克的結合能，這些能量和希格斯玻色子毛關係也沒有。這種結合能佔據了物質質量的99%。

1%消失的質量

但「希格斯波色子創造了質量」的言論不是空穴來風，也有它的道理。希格斯波色子扮演的雖然不是男一號，但好歹是男七號、男八號吧：它解釋了那1%的極小質量，電子和夸克你本身質量的部分。儘管電子和夸克只有咪咪小，但它們的重量也不能忽略不計啊，這可多虧了希格斯波色子。

這些基本粒子(電子和夸克)的質量又是如何產生的呢？通常情況下，希格斯子場(類似重力場)就像是濃稠的湯，或者是伸手不見五指的濃霧。希格斯子場彌散在整個宇宙，它阻礙著自由電子和夸克的運動，簡單來說，希格斯子場與這些粒子的相互作用就是那1%的質量。

咳咳咳！劃重點了！物質絕大多數的重量來自於質子和中子內部的夸克結合能，而能量就是質量。夸克和電子只佔總重量的極少部分，這一部分主要就來自於希格斯子場和這些粒子的相互作用。

所以呢，減肥不成功別甩鍋給希格斯波色子了，上帝粒子可是無辜的。

# 原文始發於公眾號 牛油果進化論

本文譯自 LiveScience，由譯者 Hulk 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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