强力与弱力——5. 物质质量的99% 来自“强力”的能量

同样，原子中使原子核和电子结合在一起的电磁能量也只占原子质量的一亿分之一。因此，可以说原子的质量基本等于原子核的质量。原子核的质量也基本上等于质子和中子的质量。在原子核内把质子和中子牢固结合在一起的是第三章将要讲述的“核力”。核力的能量确实非常大。一枚原子弹之所以具有相当于1.5 万吨TNT 炸药的威力，也是因为核裂变反应中释放出了核力的能量。即便如此，如果用公式E=mc 2 把如此巨大的能量换算成质量，该质量也只是相当于原子核质量的1%。因此，我们可以认为原子核的质量是构成它的质子和中子的质量之和。 于是我们身边的一般物质的质量就可归结于其自身的质子和中子的质量。 进一步讲，质子和中子分别由3 个夸克组成。如果沿用此前的思维模式，我们会觉得好像可以用夸克的质量来解释质子和中子的质量。但是，正如前文所言，即使把所有夸克的质量加起来也仅占了质量的1% 而已。 那么，剩下的99% 的质量到底从何而来呢？这些质量其实源自将夸克束缚在质子和中子之中的“强力”的能量。 把使原子和原子、原子核和电子、质子和中子结合在一起的能量，换算成质量后的数值是非常渺小的。但是，作用于夸克的力却可以产生巨大的能量，这种力能够解释粒子剩余的99% 的质量来源。第三章我会介绍强力的理论，利用该理论通过超级计算机计算出的强子（中子和介子）质量与实验测定的数值完全一致（图1-2）。