
根据一项规模宏大的新计算工作,物理学的标准模型在预测普通物质的质量来源方面是正确的。 粒子物理学解释说,原子的绝大部分由质子和中子组成,而质子和中子本身又由
称为夸克的更小粒子组成,夸克又由胶子束缚。奇怪的是:胶子的质量为零,而夸克的质量只占其中五%。那么,剩下的 95% 来自哪里呢? [AFP]
根据理论,答案是:夸克和胶子之间相互作用的能量产生了额外的质量(因为正如 爱因斯坦著名的 E=mc² 方程所证明的那样,能量和质量是等价的)。胶子是结合三个夸克形成一个质子或中子的强核力的载体;这些胶子不断地
产生和消失。这些真空涨落的能量必须包含在质子和中子的总质量中 [New Scientist]。
这项新研究最终计算出了这些涨落中产生的能量,并证实了该理论,但为此动用了超级计算机一年多的时间。描述夸克和胶子相互作用的理论
被称为量子色动力学(QCD)。这些交换通过改变一种称为色荷的夸克性质来结合夸克。这种荷类似于电荷,但有三种不同的类型,被形象地称为红、绿和蓝。六种不同类型的夸克与八种不同类型的胶子相互作用,产生各种基本粒子 [Science News]。
计算这些相互作用是一项艰巨的任务,正如研究人员在《Science》杂志上的一篇文章中所解释的那样(需要订阅)。该团队
使用了位于于利希的并行计算机网络一年多的时间,该网络每秒可以处理 200 特拉浮点运算(即 200 万亿次算术运算)[New Scientist]。
但是,你可能会问,希格斯玻色子呢?希格斯常常被提及为一个赋予其他粒子质量的难以捉摸的粒子,而 大型强子对撞机将在明年 重新启动时寻找它。但希格斯被认为只解释了夸克本身质量的来源。这项
新工作证实,我们周围物质的质量仅有很小一部分归因于夸克本身的质量。大部分质量来自于它们相互作用的方式 [Nature News]。
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