組成質子的夸克,質量只佔質子的7%,剩下的93%都是什麼?
我們知道組成世間不同物質的基本粒子是原子,而組成原子的粒子,又有原子核和核外的電子。至於組成原子核的粒子,那就是質子和中子了。而科學家又把質子和中子再進行了「分割」,發現它們是由更小的粒子「夸克」組成的,其中質子由2個上夸克和1個下夸克組成,而中子由1個上夸克和2個下夸克構成。但是科學家經過測量後,發現了一件很奇怪的事情:組成質子的夸克,質量只佔質子的7%。那麼質子剩下93%的質量都是什麼?
問題的答案是「膠子」,顧名思義,也就是把不同的夸克「粘」在一起的微觀粒子。膠子和組成光的基本粒子「光子」,性質非常的相似,都屬於「規範玻色子」的範疇。膠子和光子一樣,是不存在靜止質量的,也正是由於膠子的存在,才能讓不同的夸克彼此結合,形成質子/中子等等粒子。
上文中已經提到過,膠子是不存在靜質量的,但是蘊含的能量卻非常高,抽象點來描述,可以看成是一團「能量」。但是能量為什麼會以質量的形式存在?這就要搬出愛因斯坦的質能方程了:E=γ*mc^2,相信大家對這個式子都不陌生。而根據相對論,我們能夠知道物質的質量和能量,其實是可以相互轉化的,也就是說,在原子核的質子當中,有93%的質量,都是以「膠子」這種沒有靜止質量的物質,也就是以能量的形式存在的。
實際上不只是質子和中子,世間所有的複合粒子,基本上都是由基本粒子由「強相互作用」形成的。而基本粒子本身的質量通常不高,所以大多數的質量都是「能量以質量的形式」表現出來的。這種說法可能比較顛覆大家的認知,但是從微觀的角度來說,確實也是合情合理的。
那麼從微觀的視角轉向宏觀的世界,既然世界上所有物質都是以原子(分子)形式存在的,而原子中大部分的質量又集中在原子核上,原子核又有質子和中子組成——也就是說:這個世界上所有的物質,其中93%左右的質量,都是以純粹的能量形式存在的。