higgs机制_hungry higgs怎么玩_higgs互联网招聘(11)

既然提到了质量，大家可能又会想到前几年很热的LHC实验上发现的所谓”上帝粒子“，这又是个什么玩意？人们把它称为”万物质量之源“，是真的如此吗？其实自然界大部分质量都并非来自希格斯玻色子，而是：

5、“自然界大部分的质量来自无质量（粒子的相互作用）”

这个系列还是要写完的，哈哈。前段时间，Higgs粒子很热，大家都把它称为“上帝粒子”或“质量之源”，但其实这个说法是不准确的。从粒子物理标准模型上讲，Higgs玻色子只是弱电对称性自发破缺和标量势的附带产物而已。规范对称性和手征对称性要求，模型的初始拉格朗日密度函数不能带质量项。但我们在实际观测中却知道，电子、子、质子、中子等粒子是带质量的，大量的其它基本粒子或非基本粒子都是有质量的，而传递弱相互作用的矢量粒子：和粒子也是带质量的。理论上，根据对称性（标量势只能写成4分量复场的形式）、重整化（自耦合最高只能到4次项）和势能稳定性（自耦合不能有三次方项）的要求，我们可以写出唯一的标量势形式，类似的势能项，发现势能的真空期望值（最低点）不是平庸的（非0的真空解），这样规范对称性对真空不成立，而物理真空只是无数理论真空中的一个点，当取定一定方向的物理真空后(,0,0,0)，弱电对称性在的能标发生自发破缺。将标量场与矢量场及粒子场耦合，我们就可以得到一个有质量的理论，但不破坏基本的对称性。只是这样，标量场中有一个自由度被留了下来，这就是带质量的Higgs场()。前面所述的就是所谓的Higgs机制。

显然的，Higgs机制赋予了所有基本粒子质量，并避免了理论出现对称性和自由度方面的问题。2012年，Higgs粒子在CMS和Atlas上被找到，质量在125GeV附近，基本上符合标准模型的预计。但是等等。高中化学课上，我们知道一个事情，氢原子是由一个质子和一个电子组成的，主要的质量集中在原子核也就是质子上。现代物理测量，电子质量0.5MeV，而质子质量938MeV，两者相差很大。而质子是由什么组成的呢？标准模型认为质子是由两个u夸克和一个d夸克组成的，而u、d夸克的质量都在5MeV左右。higgs机制不对啊，5*3=15，质子的大部分其它质量哪来？

这又回归到一个问题，那就是质量是什么。大家都知道著名的质能方程，，什么意思呢？我们反过来写：，也就是说，能量即质量，能量来自哪里？相互作用。一旦粒子间有相互作用，他们就携带一定的束缚能，而如果粒子不是”基本“的，还是有子结构的，那它所含有的”基本粒子“的相互作用也会贡献这个粒子的质量（根据狭义相对论，一个粒子的质量可以看成是这个粒子携带的总能量）。只是在一般情况下，比如引力，比如电磁相互作用，粒子自身的质量要远大于他们的相互作用，所以在评估整体质量时，相互作用几乎可以忽略不计。但在原子核内就完全不同了。

原子核内，夸克间的相互作用是强相互作用，强相互作用有一个很”偏离直观“的，甚至理解起来有点”荒谬“（切题点在这里）的，却是被无数实验证实是正确的现象，那就是渐进自由。一般比如引力和电磁相互作用，大家都知道万有引力定律和库伦定律，都是平方反比律，也就是说它们的相互作用随着距离拉大逐渐减小，距离越近相互作用越大。但是强相互作用却不是平方反比律。它的有效势比较复杂，但根据beta函数，夸克间的相互作用，是随着他们距离增大而增大，随着距离减小而减小。在一定距离内（比如原子核内），因为相互作用太小，他们可以看成是自由的。说到这里有人会问，这个很像弹簧啊，越拉长力越大，那把他们距离拉大，他们相互作用很大，不会像弹簧那样再拉回来？这个问题很好，可惜答案跟弹簧不同。弹簧是刚性的，但夸克不是。比如一对夸克，在拉到一定距离后，因为相互作用太强，它们会从真空中拉出一对正反夸克或一堆正反夸克（注意能量=质量，质量表征粒子，正反夸克的其它性质都相反，因此物理量是守恒的），然后相互作用就降低了，他们互相结合，形成新的束缚态（可以看成弹簧拉断了，变成两个弹簧，或是磁铁断了，形成新的N、S极但你永远得不到磁单极）。这也是我们无法观测到”单夸克“的原因。