光沒有靜止質量，怎麼被黑洞吸引？它動質量與希格斯玻色子有關嗎

2020-10-18 星辰大海種花家

光子具有能量這大家都知道，光線經過大質量天體附近是會被吸引這大家也知道，但光子的靜止質量為零，那是怎麼受到引力彎曲的？聽說光子又有動質量，那麼它的動質量又是怎麼來的？

黑洞為什麼能讓光線走「彎路」？

這是一個非常有趣的話題，因為光從來都不走彎路，所以黑洞讓光線走「彎路」這個說法是不正確的，那麼黑洞又如何讓光線走起了「彎路」呢，很多朋友認為認為是引力所致，其實這並沒有找到真正的根源，如果要理解這個「引力」彎曲光線的過程，我們必須要來理解一下

廣義相對論

廣義相對論認為質量能夠改變時空的結構，用我們通俗的話來說就是質量彎曲了時空，而引力就是這個彎曲時空所表現出來的特性，就如在蹦床中央的一個鐵球，你可以看到它彎曲了蹦床表面。

兩點間直線最短

無論在平面上還是在三維時空中，兩點之間永遠都是直線最短，但在彎曲的時空中呢？這還是直線嗎？當然是直線，彎曲的只是時空而已，在被彎曲的空間中，光走的依然是最短路徑。

所以並不是黑洞讓光線走了彎路，而是黑洞彎曲了時空，在這個彎曲的時空中光線走的還是直線，不知道這樣的繞口令還能理解嗎？

光子的動質量是怎麼來的？

光子的能量與它的頻率有關，E=hv ,h是普朗克常數，v是光子的頻率，兩者的積就是光子的能量，狹義相對論中的質能方程認為，質量和能量是等價的，因此具有能量的光子是具有一定質量的，光子的質量：

m=hv/c^2

當然這個質量極小，但蚊子腿再小它也是肉啊

希格斯玻色子賦予基本粒子質量，光子也是基本粒子，能被希格斯場賦予質量嗎？

這是一個很有意思的話題，關於希格斯玻色子的預言已經很久了，當然這得益與科學技術的進步以及基礎理論的突破，我們在這裡簡單介紹下微觀世界為什麼要用高能粒子去碰撞獲得！

波粒兩像性

大家都知道光具有波粒二象性，但其實電子也有，微觀世界的粒子都會有這樣的現象，那麼我們就把它們當成一種波來窺探微觀世界，因為可見光的波長有限，X光的波長也有限，要分辨比波長還要小的微觀粒子，只能用波長更高的高能射線

λ=C/f

這是電磁波長計算公式，當頻率越高時候，波長就越短，那麼波段就越往高能射線段偏移，那麼當我們用接近光的速度來加速粒子時，它的能量將增加到極大，也就變相的實現了更短頻率的光，這就是我們用高能粒子加速器來窺探微觀世界原因。

當然不管如何，2012年7月4日，歐洲核子研究組織（CERN）宣布找到了希格斯玻色子，它不帶電荷與色荷，非常不穩定，生成後立刻衰變。希格斯玻色子通過通過希格斯場賦予基本粒子質量。當然圍觀群眾對於這些理論並不是很關心，它能賦予同樣是玻色子的光子質量嗎？

希格斯玻色子與基本粒子之間的關係，它賦予了費米子中的夸克以及通過W玻色子與Z玻色子賦予輕子質量，很抱歉它並沒有賦予光子和膠子質量！

上圖是一個質子的示意圖，兩個上夸克+一個下夸克，我們要說明下的是上下夸克都是輕夸克，質量很小（只佔質子質量的7%），但它們通過膠子聯繫起來組成質子卻質量很大，質量從哪裡來？當然來自膠子，規範玻色子的靜止質量都必須為零，因此質子的質量來自膠子的能量。

所以我們可以這樣認為，光子不具靜止質量，但它具有動質量，在時空中的運動並不是它受到了黑洞的吸引，而是受到了彎曲時空的影響，到現在為止，即使尚未確定的暗物質，它仍然受到時空的影響，因為它參與引力相互作用（也參與弱相互作用，理論探測模型也以此為基礎）

但暗能量似乎是一種與彎曲空間（引力）相反的作用的物質，它致力與創造一切平直空間，將其延展到無窮大，當然只是推測，儘管我們有十足的把握認為其存在，但這一切都尚未證實。

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    孩子:什麼是希格斯玻色子?這62種基本粒子中的一種叫做希格斯玻色子，它是物質質量之源，也叫上帝粒子。」孩子:是不是說基本粒子是最小的東西，它們組成原子。其中之一是希格斯玻色子?」大人:「是的!」孩子:那麼這些基本粒子是如何構成原子的呢?希格斯玻色子是做什麼的?」
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    現在你已經聽說了希格斯玻色子粒子這一發現了，也知道了全世界的科學家都對此超級激動。但希格斯玻色子是什麼東西？這是否意味著我們終於可以坐上空中飛車，可以實現遠程瞬移啦？ 問：希格斯玻色子究竟是什麼呢？希格斯玻色子就是一種基本粒子。
  • 發現希格斯玻色子,就意味著物理學會因此而終結嗎?
    如果沒有黑洞存在，將不會再有新的天文物理學——很可能沒有天文物理學了，至少在沒有發現的一百年內不再會有，因為這個領域會分成及時個不同的模型。每一個模型能很好地解釋部分的數據，但一涉及其他的數據，那將難以解釋。同樣地，希格斯玻色子與所有的標準模型都非常兼容，如果沒有希格斯玻色子，那粒子物理學就會崩潰。但你可能會想，希格斯玻色子不是意味著物理學的終結嗎？
  • 【科技新詞】希格斯玻色子
    歐洲核子研究中心的研究人員聲稱，他們首次發現了希格斯玻色子的一些線索，並推算出它的質量為124～126GeV。　　標準高能物理學模型曾把基本粒子分成3類：夸克、輕子與玻色子。這個標準模型的缺陷，是該模型無法解釋物質質量的來源。為了修補這個缺陷，英國物理學家希格斯提出了希格斯場的存在，並進而預言了希格斯玻色子的存在。　　設想中的希格斯玻色子是物質的質量之源，是電子和夸克等形成質量的基礎。其他粒子在希格斯玻色子構成的場中，受其作用而產生慣性，最終才有了質量。令人遺憾的是，希格斯玻色子至今尚未在實驗中被觀察到，也是標準高能物理學模型中最後一種未被發現的粒子。
  • 希格斯玻色子究竟是什麼?
    粒子物理學通常很難與政治和名人八卦競爭新聞頭條，但希格斯玻色子已經引起了廣泛的關注。這正是2012年7月4日發生的事情，當時歐洲核子研究中心的科學家宣布，他們發現了一種粒子，它的行為方式與他們預期的希格斯玻色子的行為方式一致。
  • 復旦教授解讀尋找希格斯玻色子的意義
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  • 希格斯玻色子到底蘊藏著什麼秘密?希格斯玻色子是宇宙摧毀者嗎
    不過很快夸克開始相互凝聚起來，此時產生的就是希格斯玻色子，因為科學家在研究中發現，其實希格斯玻色子是宇宙萬物產生的基礎，所以我們也其為上帝粒子，因為希格斯玻色子產生的凝聚力，逐漸將物質形成。所以希格斯玻色子隱藏著宇宙的形成之謎，甚至一旦我們認識到希格斯玻色子的話，那麼宇宙大爆炸之前的秘密，也許人類也會全部解開，這就是希格斯玻色子隱藏的秘密，現在科學家研究發現了一些希格斯玻色子。
  • 為你揭秘，希格斯玻色子如何賦予粒子質量
    該理論模型為了解基本粒子和宇宙間的力搭構了理解框架，這個永恆框架就是我們口中的「標準模型」，其中最主要的是「希格斯場」，它無處不在，賦予粒子質量。量子力學中存在波粒二象性，因此希格斯場中也有與之相關的基本粒子，也即希格斯玻色子。
  • 為你揭秘,希格斯玻色子如何賦予粒子質量
    該理論模型為了解基本粒子和宇宙間的力搭構了理解框架，這個永恆框架就是我們口中的「標準模型」，其中最主要的是「希格斯場」，它無處不在，賦予粒子質量。量子力學中存在波粒二象性，因此希格斯場中也有與之相關的基本粒子，也即希格斯玻色子。本文旨在從計算學角度闡述希格斯玻色子及其屬性。
  • 希格斯玻色子真的被製造出來了嗎?
    沒有質量的粒子的碰撞似乎不能產生「能夠賦予質量」的希格斯玻色子，但是在大型強子對撞機（LHC）中，只要一秒鐘就會產生希格斯玻色子。愛因斯坦最著名的理論，通常都會被寫成E=mc^2，告訴我們能量和物質只是同一枚硬幣的兩面。
  • 上帝粒子—希格斯玻色子
    上帝粒子希格斯玻色子，是一種沒有質量的粒子，是所有的粒子中最為著名的一個，也是最為重要的一個，並且這個粒子是所有的62個粒子中唯一一個沒有質量的粒子，是粒子物理學標準模型中自旋為零的玻色子。  在粒子物理高能粒子物理的微觀粒子中『玻色子是可以與費米子對稱耦合』形成可測量的『實粒子』，希格斯粒子是希格斯玻色子的『反粒子』希格斯場的場量子化激發產生希格斯實粒子，它通過自相互作用的介質而獲得質量。  希格斯玻色子是因物理學者彼得•希格斯命名，物理學家利昂•萊德曼無意中為希格斯玻色子起了「上帝粒子」這麼一個名字。
  • 為什麼兩個希格斯玻色子之間的質量會不相同?
    在大型強子對撞機的小型介子螺線管探測器上看到的希格斯玻色子事件。這次壯觀的碰撞比普朗克能量低15個數量級，但是探測器的精確測量使我們能夠重現碰撞點發生的事情。雖然每個希格斯玻色子可能都有許多與其他所有希格斯玻色子相同的基本屬性，但質量並不是這些粒子的普遍屬性之一。
  • 趣說上帝粒子--希格斯玻色子
    第四列是規範玻色子，第五列則是希格斯玻色子。（圖片源於：維基百科）史蒂文：那希格斯場為什麼可以解釋質量呢？戴夫：當一個粒子穿過希格斯場時，會與場相互作用從而獲得質量。相互作用越頻繁，獲得的質量就越大。史蒂文：我有點懂了。但這發現很重要麼？如果沒有希格斯場又會怎麼樣？戴夫：如果希格斯場不存在，那整個宇宙就都不復存在了。
  • 物理學家解釋,希格斯玻色子其實是一個簡單而異常感人的愛情故事
    最初，粒子都是單獨存在的，它們以光速運行且質量為零。而希格斯玻色子卻有些許不同，它就像是個「媒人」，它可以同時與兩種不同粒子進行「交談」。這位希格斯玻色子先生會將A粒子先生介紹給B粒子小姐，AB粒子因而相遇相談，一旦希格斯玻色子決定讓這對粒子離開，它們便會走進婚姻殿堂。
  • 光沒有質量，為何會被黑洞吸引？
    學過物理的可能知道，光子沒有靜止質量，按照牛頓的萬有引力定律，光是不可能被黑洞吸引的。那為什麼黑洞可以吸引附近的光呢？●先來認識光光是我們認識世界的信使。●光有沒有質量？經嚴格的科學實驗證實，光是沒有質量的，嚴格來說沒有靜止質量。自然界中除了光子，傳遞強力的膠子也是沒有靜止質量的。
  • 神秘粒子希格斯玻色子,它的發現意味著什麼?
    2012年，一種新的粒子在大型強子對撞機中被發現，這正是神出鬼沒物理學家們期待已久的希格斯玻色子。不過這個叫希格斯玻色子的東西有什麼大不了的？前面我們提到，組成物質的質量並不是來自基本粒子的質量，粒子的基礎質量只佔原子的1%，大部分是來自其中的動能和結合能。今天我們就來談談這個粒子的「基礎質量」。事實上，這部分固有質量也來自於束縛能，對於原子組成的粒子，它的質量來自希格斯場。
  • 希格斯玻色子為什麼被稱為「上帝粒子」?
    希格斯玻色子源於上個世紀60年代的理論預言，在2012年，該粒子首次被歐洲核子研究組織通過強子對撞機尋找到，希格斯玻色子對標準模型的完善至關重要。我們通常認為由於希格斯玻色子賦予了傳遞短程力的玻色子（弱力和強力的傳播子）以質量，所以才構成了原子核的穩定。這種重要意義不亞於上帝創世。所以我們應該將希格斯玻色子命名為「上帝粒子」來彰顯其重要性。但事實遠非如此，上帝粒子最早起源於已故科普作家—萊昂·萊德曼在1993年出版的科普著作《上帝粒子》的書名。
  • 希格斯玻色子的質量有了最精彩測量,或將揭示宇宙長期穩定的奧秘
    希格斯玻色子是在二零一二年的時候發現，這次發現讓科學家對於宇宙的形成有了一個初步的認識。我們知道宇宙大爆炸開始，形成了巨大的能量，之後能力逐漸轉化為粒子，那麼能量和粒子的轉化之間就需要一種粘合劑，因此希格斯玻色子就是重要的角色，有了希格斯玻色子的力場，所以才能夠將粒子粘合起來，形成了我們現在的宇宙。
  • 被稱為上帝粒子的希格斯玻色子,到底有多「玄」?
    希格斯玻色子（或稱希格斯粒子、希格斯子、上帝粒子）是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子，至今尚未在實驗中觀察到。它也是標準模型中最後一種未被發現的粒子。英國物理學家希格斯提出了希格斯機制。在此機制中，希格斯場引起自發對稱性破缺，並將質量賦予規範傳播子和費米子。