强力与弱力——6. 希格斯玻色子并非“万物的质量之源”

因为质子、中子和介子等强子是由夸克构成的，所以它们并不是最基本的粒子。在标准模型中，电子被认为是基本粒子。因此本书把夸克和电子等标准模型中的基本粒子称为“基本粒子”，除此之外的粒子只称为粒子。 标准模型的基本粒子中，仅有传播电磁力的光子（下一章会详细介绍光子）通过实验被证明了没有质量。光子以外的所有基本粒子都有质量，并且它们的质量起源都与希格斯玻色子有着密不可分的关系。所以当希格斯玻色子被发现的时候，相关报道便称其为“万物的质量之源”。 但是，正如前文所言，基本粒子的质量只是物质总质量的冰山一角。质子和中子的质量基本来源于作用于其间的强力的能量，构成它们的夸克的质量只不过占了1% 而已。组成我们人体的物质的质量也不全是基本粒子的质量，99% 是作用于基本粒子之间的强力所带来的质量。虽然报道称希格斯玻色子为“万物的质量之源”，但是这种说法仅限于“基本粒子”的范畴之内，将其理解为“所有物质的质量之源”是不正确的。 本章在开头提出“质子和中子的质量究竟从何而来”的问题时，可能会有人期待答案是“源自希格斯玻色子”。但是，其实质子和中子的质量大部分源自强力，希格斯玻色子给予的比例仅为1%。 不过，基本粒子的质量尽管仅占所有物质质量的1%，却发挥着重要的作用。“前言”部分也曾提到，如果电子的质量为零的话，原子半径将变成无穷大。那么，组成我们世界的各种物质的原子或分子也就不存在了。 另外，质子和中子虽然都由3 个夸克构成，但由于构成它们的夸克的质量存在差异，因此中子比质子稍微重一些。这一质量的差异在维持原子的稳定性上发挥了重要的作用。如果只考虑电荷的守恒，弱力也是可以使质子与电子结合变成中子的。但是，如果发生这一现象， 就会出现非常糟糕的情况。例如氢原子，因为电子围绕着质子旋转，所以一旦氢原子的质子吸收电子变成中子，氢原子就会变得不稳定。