超星空文明 第二百一十七章質量與反物質

    從實驗的最終數據來看，這次粒子碰撞實驗完美地證明了粒子模型的正確性，周晨等人重複多次地從碰撞過程中發現了模型所預言的全部六十一種基本粒子。

    同時確認希格斯玻色子不是一個粒子，而是一類具有微妙差異的一類粒子。它們都是希格斯玻色子，都是被科學家譽為「上帝粒子」的粒子，它們雖然都通過希格斯機制給予物質質量，但本身卻也有微妙的差異。

    發現希格斯玻色子的重要性是不言而喻的，可以說在人類物理發展的歷史上是一個具有里程碑式意義的重**發現。

    人類的智慧是非常偉大的，人們在真正「看到」它之前便已經通過理論構建了自然界賦予物質質量的過程。這個過程被稱為希格斯機制，是希格斯機制賦予了萬物質量（確切的說是慣性質量），即讓物體保持原有狀態的一種本質屬性。

    而如何證明希格斯機制的正確性？按照理論的說法，我們的自然界中並不存在真正意義上的真空，哪怕我們認為它是「真空」的，其實也充斥這一種名為「希格斯之海」的量子態勢能場。

    這個勢能場在經過或者穿透物質時發生了對稱性破缺，從而賦予了物質質量，又或者說質量是物質與希格斯場發生作用時所表現出來的可被直接探測到的屬性，而這一過程的副產物就是希格斯玻色子。

    按照這一理論，發現希格斯玻色子，意味着證明了希格斯機制的正確性。

    形象地說，產生質量的過程相當於一個游泳運動員在一個名為「希格斯之海」的泳池裏游泳，當運動員的遊動速度越快，他撥開水花受到的「阻力」也就越大，而這個「阻力」即希格斯機制賦予的質量，而被撥開的「水花」，就是希格斯玻色子，看到水花，就意味着有人在「希格斯之海」里遊動！

    只不過這個「阻力」並不表現為力學上的阻力，而是一種使物質保持原有狀態的屬性，即慣性質量！

    直接來說，凡是與運動狀態有關的質量，全都是通過希格斯機制所產生的慣性質量，涉及到的公式，比如動量定理、動能定理，功率、做功等，都用到慣性質量。

    這與形容物體的重量，或者說造成兩個物體之間自發產生引力的引力質量是截然不同的。（此處暫且不提）

    本質上，質量並不是客觀上的類似「重量」、「分子量」、「密度」這樣的我們可以清晰看到的物理量，它特指物質「本來就應該擁有的屬性」。包括穩定或保持物體原有運動狀態的慣性屬性，和造成物體間會彼此吸引的引力屬性。

    我們將這兩個屬性量化，便在公式中引入了慣性質量和引力質量，又因為人類在認識事物的過程中對自然的了解不夠深入，當時人們不知道兩者是有分別的，於是統一都用「質量m」來表示。

    字母m表示物質的屬性，涉及到屬性的強弱時，就通過m的大小來表示。

    這就出現了牛頓萬有引力公式中用到的引力質量，與力學計算中物體運動做功所用的慣性質量發生了混淆的情況，當然現在人們已經弄清楚了。

    在低速運動狀態下，我們所用的公式中，慣性質量與引力質量是沒有區別的，因為它們通過公式里的常數進行了矯正。

    或者說，我們一般用到的質量都是慣性質量，而引力質量則通過引力常數進行了數值上與慣性質量的等同。

    言歸正傳，回到周晨他們進行的粒子碰撞實驗中來。

    本次碰撞實驗雖然證明了標準模型的正確性，但遺憾的是未觀察到各種粒子的超對稱伴。

    當然這也可以理解，畢竟這次碰撞實驗總體的質量盈虧只比原來增加了0.05，而按照超對稱伴的假設，這些超對稱伴至少是質子質量的一千倍以上，想要讓它們現形，恐怕還需要更大的粒子對撞機進行粒子碰撞實驗！

    不過即便這次碰撞實驗沒有發現超對稱伴，周晨他們對實驗的結果卻已經非常滿意了。

    尤其是過程中還觀察到了質量盈虧的增加、短暫黑洞的形成與湮滅，還有正反物質出現以及湮滅這三個奇妙的現象，讓他們深深地感受到了自然界的神奇。

    「或許我們可以通過對超大型粒子對撞機進行改造，從而分離出正反物質，讓它們不至於發生湮滅，這樣，我們就可以源源不斷地保存反物質了！」

    在實驗結束後的總結大會上，統計物理學家古斯塔夫提出了一個十分誘人的計劃。

    反物質，是相對於正物質而言，屬性相反的物質。

    我們現實生活中見到的物質都是正物質，它由帶正電的原子核和帶負電的核外電子構成，而反物質呢，恰恰與之相反，它是有帶負電荷的原子核和帶正電的核外電子構成的。

    由於電性相反，所以一旦正物質與反物質發生接觸，兩者會立刻發生中和，由物質形態完全轉變為能量形態！

    也就是說，一份正物質的質量，加上一份反物質的質量，將會迸發出兩份純正的能量！

    這可是比核聚變更加高效的能源獲取方式！

    既然正物質與反物質會發生湮滅，那麼為什麼我們的宇宙中都是正物質呢？其實之所以會這樣，是因為我們生活的宇宙的物理規則規定了它更容易保存下正物質，而反物質早就與等量的正物質發生湮滅了。

    「有可行的辦法嗎？」周晨不由投過去關注的目光。

    若是反物質可以成功被提取，那麼進而研發出反物質引擎，對艦隊的動力系統來說是一個非常巨大的進步。

    在地球上時，科學家通過粒子加速的手段從自然界中離心獲得反物質，但這種手段獲得的反物質數量極其微小，恐怕連進行實驗的數量都不夠，更不要說用於實踐了，而且反物質儲存的時間也只非常短，最長也只能維持十幾分鐘。

    「要解決反物質的利用問題，主要有三個環節的問題。」

    古斯塔夫說道。

    「第一，是反物質的生成！這是一切的源頭，當然，利用超大型粒子對撞機，我們可以生成有限度的反物質。通過改進，或許我們就能得到足夠的反物質了。」

    「第二，是反物質的儲存！由於反物質不能與正物質接觸，所以我們必須想出一個儲存它的辦法！」

    「第三，是反物質引擎的開發！正如可控核聚變需要控制聚變功率一樣，反物質引擎也需要控制它的功率！不然可能直接將引擎燒穿……」(未完待續。)