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非隱喻的解釋

如果您對物理學有基本的瞭解,那麼您很可能對希格斯玻色子在"將質量賦予其他粒子"中的作用的隱喻解釋不滿意。另一方面,我們沒有以類似的方式解釋重力和電磁。我們使用數學方程式教它們,其含義非常清晰和精確,並允許計算可測量的量。

> An event collected by the CMS collaboration at LHC showing a Higgs boson decaying into a pair of photons (the two long green towers, representing energy deposits into the photon detector)

他在伊桑·西格爾(Ethan Siegel)最近的一篇文章中正確地指出,宇宙的大部分質量實際上來自核子內部(質子和中子)的強相互作用,即,質子的質量m實際上是能量總計為mc²的成分之間相互作用的結果。

但是,我們認為"希格斯玻色子使基本粒子產生質量"的原因並沒有那麼明顯。關於此主題,我寫了幾篇科學論文[1] [2] [3],下面嘗試對其進行總結。為了繼續閱讀,您應該熟悉電磁場的物理學。

考慮例如在均勻電場E中處於靜止狀態的帶電粒子。可以在例如平行板電容器內部找到這種電場。在距板之一的距離h處,電壓為V = Eh。在那時,V稱為電位。

粒子的能量可以計算為U'= qV。可以認為該量是顆粒與場之間相互作用強度的量度。它與粒子和場E之間的耦合常數q成正比,並且是座標(V = Eh)的(標量)函式。通常,勢能總是寫為U'= cP,c是耦合常數,P是場和座標(勢)的標量函式。

儲存在電容器體積Sd中的能量由電場承載,S為極板的面積,d為它們的距離,其能量為u = 1 /2εE²Sd。值得注意的是,通常,磁場所攜帶的能量與其強度的平方成正比(例如,儲存在螺線管中的磁能密度為u =B²/2μ)。換句話說,磁場的能量始終為u = F²的形式,F為磁場,與磁場的體積和自耦合常數(ε或1 /μ,分別)。可以認為這是場之間自相互作用強度的度量。

因此,電容器內部區域的總能量變為U = U'+ u = qV + 1 /2εE²Sd。

根據愛因斯坦(Albert Einstein)的觀點,我們應包括質量為m的帶電粒子其餘部分的能量,以使U變為U = qV + 1 /2εE²Sd+mc²。後一個術語來自哪裡?它既不是cP形式,也不是F²形式!

好的,讓我們擺脫這個術語,並假設在該區域中還有另一個場W',其勢能為H',粒子也與該場相互作用,耦合常數g。因此,我們應該將總能量寫為U = cP + 1 /2εE²Sd+ gH′+ ½⍺W′²Sd(在後一項中引入了係數½,以使項之間具有相似性)。

還假設,與E或B相比,W'場遍及整個宇宙,因此其最小可能值不是零,而是W₀,因此W'=W₀+ W。相應地,H'=H₀+ H。額外的場為系統增加能量等於

該模型表明,核子內部的強相互作用是如何產生質量項的。機理是相同的:強場(在量子力學中用膠子表示)與夸克相互作用的體積很小,因此相互作用能為βG'=β(G₀+ G)。在我們看來,"常數"(取決於相互作用的粒子)術語βG1表示為mc²,m是核子(質子或中子)的質量。

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