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國際科學團隊成功揭開質子質量之謎

發(fā)布時間:2008-12-01 作者: 來源: 瀏覽:680

      憑借目前世界最強大計算機的運算能力,法國、德國和匈牙利的物理學家發(fā)現(xiàn):95%%的質子質量由夸克和膠子的能量轉化而來,以此確認了描述粒子間強相互作用理論的有效性,并從粒子學角度證明了愛因斯坦著名的質能公式:E=mc2完全合理。相關論文發(fā)表于近日美國《科學》雜志在線版。

  原子核由質子和中子組成,質子則是由基本粒子???夸克和膠子構成。膠子傳遞強相互作用,并不是組成物質的成分,其質量為0。而夸克的質量只占到質子的5%%,那么另95%%來自于哪里呢?在粒子物理學界,確知某事物的存在是一回事,而要了解它的機制則完全是另一回事。物理學家自1989年前發(fā)現(xiàn)質子的存在后,對這個問題一直感到模糊。

  依靠全世界物理學家近20年的成果,以及“藍基因”超級計算機的運算能力,研究小組利用量子色動力學公式計算了質子、中子以及其他同類型粒子的質量,證實這另外95%%的質量來源于夸克和膠子的相互作用和各自的運動。換言之,能量與質量在其中是可以互相轉換的,這正是愛因斯坦于1905年提出的狹義相對論的基礎觀點。

  質能公式E=mc2表明能量和質量可以互相轉換,而光速是恒定不變的常數(shù)??茖W家可利用它計算一定量的質量在轉化過程中所釋放的能量。迄今為止,E=mc2最著名的應用即是為制造原子彈提供理論基礎,但想要在亞原子粒子層面或是量子色動力學角度詮釋質能公式卻并不容易。因此研究人員表示,本次計算可看作是所實施過的最為重要的數(shù)字計算之一。

  從理論的層面來講,該研究允許在超越當前模型的情況下,進行基礎物理的新探索;在應用計劃上,該結果標志著粒子間強相互作用的研究已具備一定成熟度,其將會在歐洲大型強子對撞器(LHC)的實驗中起基礎性作用。


 

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