七月四號的一個聚餐，讓我對最新量子物理學發展有了更深一層的了解。就讓我們來看看
吧！

七月四號星期三的聚餐中，有一位賓客曾經是紐約市史蒂文森高中的物理學老師。他以一
種極為簡單的方式向我解說希格斯玻色子。他以蜜糖、湯等食物為例說明給我聽。真是太
神奇了！

基本上，在眾多次原子粒子中不是費米子就是玻色子。費米子就是大家高中物理課所學的
粒子－電子、質子、中子等。費米子在單一原子中，你無法使其中兩者處於相同位置。想
想撞球就可以清楚了解。每顆撞球都分佈在球桌上，但都不能同時在同一個位置上，而且
這些球也只能在固定的範圍內移動。最為人所知的費米子是由其它種類次原子粒子複合而
成。像是與其它粒子複合，進而形成質子的夸克與輕粒子。但諸如此類的討論，都是為了
一個最重要的結論－有質量的粒子。

玻色子不同的是，它擁有可以與其他粒子分享的空間，都是因為玻色子並非我們一般所想
的「東西」或是「粒子」，而是一種能量。由於一般普遍對於粒子的看法－是個小小的、
有質量的東西。我們可能想像是太陽上的微粒，而非光線本體。也許讓人們更好了解玻色
子的方式，就是讓玻色子有了功能。不管是強大的、微弱的、有引力的或是有磁能的，在
物理學標準模型中所描述的玻色子都帶著能量。如此一來，玻色子將定位成帶有能量的粒
子。

如果說沒有質量的粒子這件事一直捆擾著你，那麼你就不要再以舊有的概念來看待這件事
。玻色子並沒有因為我們給他了個頭銜－帶電粒子，而失去任何東西。即使說玻色子照理
來說仍是那些構成許多事物的粒子。有些玻色子有質量，有些則無。希格斯玻色子擁有強
大能量供次原子粒子使用，即使它依舊是次原子，在我們眼中還是很「微小」。

http://ppt.cc/wL5Q

我也發現這張圖看起來還是太專業以及太複雜。但是這張圖也充分說明了粒子物理學的基
礎架構，以及各粒子之間互相運作的模式。在最上面的微粒子與夸克是質量粒子的兩個分
類。玻色子則在分類中的下一層。

玻色子還分成很多種，希格斯玻色子是最新證實真正存在的一種。以下是其它種玻色子。

膠子。顧名思義，由於膠子幫助夸克結合在一起，因而得名。質量較少的膠子帶著強大能
量但是只在近距離才運作。就像膠水只將鄰近的兩物相黏，並不把另一個空間的物體也吸
引過來。

W和Z玻色子。W和Z玻色子帶著微弱能量，並且在近距離運作。

光子。光子是像波浪般且能量也不多的粒子。光子也是光線的基本組成粒子，並且攜帶電
磁能。（引力玻色子被假定為擁有引力的力量，但未被證實。引力部分依舊是個謎）

好的！接下來換希格斯玻色子！

這剛被發現的玻色子是由歐洲大型強子對撞機測量時所發現，因此命名為希格斯玻色子。
此大型強子對撞機大小可與大教堂相比，且此對撞機位於地底下。此對撞機可使次原子產
生衝撞且分離出更小的粒子。為什麼這新發現如此難以理解清楚的其中一個原因是，事實
上，有三個關於希格斯的事物正在研討中：1.希格斯場、2.希格斯玻色子、3.希格斯機制
。

希格斯場是一個量子場。物理學標準模型用此量子場來模擬廣大的宇宙與幫粒子製造拉力
。

希格斯玻色子是一種次原子粒子。希格斯玻色子在希格斯場和其它粒子之間扮演中介的角
色。所有力場都介於玻色子之間。有些時候則端看力場的狀態，粒子時而跳進、時而跳出
。此狀況有點像雲端上的雨水累積量達到某種程度，就會跑出雲朵。舉例來說，整個宇宙
都有電磁場，介於光子之間。希格斯玻色子的出現證實了希格斯場的存在。希格斯場長久
以來都被視為一個用來解釋其它物理現象的假定力場。

在力場內的粒子互動中，玻色子和其他粒子依照希格斯機制來運作。物理學家尚在了解此
機制的自然運行法則。但透過力場與玻色子之間的複合影響以及其它需要質量的玻色子與
非玻色子的互相影響，可使結果的出現更加快速。

因為一開始就假設希格斯場是沒有質量且永續不斷的一個力場，而且因為希格斯玻色子的
特殊性質－擁有巨大質量且迅速衰變，因此，要觀察與測量出個別的希格斯玻色子頗具難
度。過往由於諸多限制，因而對於希格斯玻色子的研究無法有巨大進展，但最近大型強子
對撞機的出現，使物理學家能以足夠的能量將玻色子撞出希格斯場，進而得到狀態處於可
測量的玻色子。

試想用足夠大的力量砸在東西上，希格斯場可以得到一點點玻色子的碎片，進而以試算衰
敗期的方式測量。就像把岩石重重往牆上砸過去，最終牆上總有一點碎片。在此實驗中，
經過強力撞擊後的銅牆鐵壁只掉落了一丁點碎片，科學家因此可以證明此牆的存在，但要
趁此碎片被吹走前趕緊拍照存證。在此實驗外，此牆是永續不斷且永遠存在，並且是看不
見的。但我們都住在這裡面，而也是此牆給了我們質量。這就是物理存在的證據。

這也是為什麼有人稱希格斯玻色子為上帝粒子的原因。

延伸解釋：強子是由任何次原子粒子因強大力量所組合而成。中子和質子就屬於強子。這
就是在大型強子對撞機中所進行的實驗。1962年產生此詞彙來代替當時普遍認為笨拙的「
強大互動粒子」一詞。但回顧歷史，就可發現詞彙變得越來越容易讓人理解。


資料來源：http://pansci.tw/archives/20577

不知有無OP

--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.248.179.70