文章
光子一出生就是光速,而且必須以光速飛行,為何其他粒子不這樣?
2023/08/17

ADVERTISEMENT

光,確實很特殊。愛因斯坦在20世紀初提出了偉大的狹義和廣義相對論。其中狹義相對論的基本前提就有「光速不變原理」,光速是絕對的,在任何參照系下都保持不變。

那麼,光為何如此特殊呢?為何總是會以光速飛行呢?甚至沒有任何加速過程?

我們需要從人類現代科學的發展過程來尋找答案,首先從粒子標準模型說起。

剛才說了,愛因斯坦提出了偉大的相對論,之后量子力學也橫空出世,為了統一兩大理論,量子場均也問世了。

不過量子場論只是統一了狹義相對論和量子力學,并沒有把廣義相對論納入進來。于是科學家們不斷努力探索,繼續從微觀領域入手。

在大型粒子對撞機的幫助下,科學家們讓微觀粒子以非常接近光速的速度發生碰撞,碰撞瞬間產生超強能量,產生了很多基本粒子。隨著基本粒子越來越多,就會顯得越來越混亂,就像「粒子動物園」一樣,混亂無序。

于是科學家們準備把所有的粒子進行有效分類,粒子標準模型呼之欲出。在該模型體系下,原來混亂無序的「粒子動物園」,一下子變得井研有序。

簡單講,所有的基本粒子其實都可以歸納為兩種,分別是費米子和玻色子。

所謂的費米子,就是我們平時所說的基本粒子,比如說電子,夸克等。這樣理解會更容易,把一個物體不斷分割,最終剩下的不能分割的部分就是費米子。

而膠子更好理解了,費米子通過相互組合,成為更大的巨觀物體,而費米子之間的組合需要一定的力量,而膠子就負責傳遞力量,說白了,膠子就像一根繩子一樣,把費米子連接在一起。

比如說質子和中子都是由三個夸克組成,三個夸克如何結合在一起的呢?通過膠子傳遞強力結合在一起,膠子就是一種玻色子。

除了膠子之外,光子,中間玻色子和引力子都是玻色子,光子傳遞電磁力,中間玻色子傳遞弱力,引力子傳遞引力。不過目前科學家們還沒有找到引力子存在的證據,引力子還是一個假象概念。

那麼粒子標準模型和光子必須以光速飛行有什麼關系呢?

這就需要希格斯場和希格斯粒子登場了。科學家們認為,希格斯場充滿了世界每個角落,而希格斯粒子是希格斯場受到擾動形成的,也被稱為「上帝粒子」

,因為萬物的質量都是因為希格斯粒子的存在而形成的。

具體怎麼回事呢?

簡單講,基本粒子在運動的過程會與希格斯粒子發生相互作用,從而會減速,在減速的過程中獲得了質量。

也就是說,其實微觀粒子本來都應該以光速飛行的,而且一出生都以光速飛行,也都是沒有靜質量的,正是因為希格斯粒子的存在,對微觀粒子起到了減速作用,在這個過程中賦予了基本粒子以質量,所以想電子等微觀粒子并不是以光速飛行。

不過,光子比較特殊,它并不會與希格斯粒子發生任何相互作用,所以光子的速度就是光速,而且一生下來就是光速,也沒有任何加速過程。

除了光子之外,膠子也不會與希格斯粒子發生作用,所以膠子的速度同樣為光速,與光子的性質很像。

希格斯場和希格斯粒子的概念一開始其實也是假設,科學就是這樣,基本上都是通過「大膽假設,小心求證」的方式不斷向前發展的。


既然是假設,證據就很重要。科學家們花了很長的時間來尋找希格斯粒子存在的證據,終于在2012年找到了,也是通過大型粒子對撞機找到的。而最初提出希格斯場和希格斯粒子的物理學家希格斯,也因此獲得了諾貝爾物理學家,這是對他最大的褒獎!

深度詳解003航母,福建艦!跟美國「福特號」比,差距大不大?
2024/05/01
倘若美國的11艘航母全部出動,誰能扛得住?俄:全球僅有一個國家
2024/05/01
中國耗費240億打造重裝合成旅,一個旅的實力到底有多厲害
2024/04/30
終于發生了!轟-6掛載無偵-8,可以在三萬米高空看光一切
2024/04/30
「咬死」ASML,禁止維修光刻機只是開始,輪到中國工程師頭疼了!
2024/04/29
繞不開中國石墨!韓國不得不對美發出「警告」,這次真的站隊了?
2024/04/29
韓國科技部:美國科技全球第一,中國落后3年,韓國落后3.2年
2024/04/29
福建艦航母編隊雙核心,055大驅是帶刀護衛,福建更是核心
2024/04/29
這些都是假的!意林「回旋鏢」潮來了,原來日本人真的不喝馬桶水
2024/04/29
美高層施壓中國電動汽車,國外高官態度強硬:美國不玩只會掉隊!
2024/04/29
跨過16%的生死線,華為鴻蒙系統,活下來了
2024/04/29
美國已不在乎華為麒麟芯片了?認為它不夠先進,無所謂
2024/04/29
「芯片戰」白熱化:荷蘭ASML正式宣布,外媒:中國芯勢不可擋!
2024/04/28
增強6萬倍!中國科學家打破雷達新技術,能精確定位美軍F-22
2024/04/28
華為、榮耀、VIVO到底誰第一?機構數據,沒一個靠譜的
2024/04/28
存儲芯片活了!中國最受傷,韓國最興奮
2024/04/28
波音、空客慌不慌?中國產大飛機C919,再獲1000億大訂單
2024/04/28
中國發展太快,美國想到一個損招,卻忽略了最重要的事
2024/04/28
中國軍力世界第二,和第一的美國有多少差距?聽專家進行分析
2024/04/28
一旦美國與中國開戰,中國是否會試圖,把戰爭帶到美國領土上?
2024/04/28