「提出正確的問題，往往等於解決了問題的一大半……」 ——維爾納·海森堡
我們知道中子會經歷β衰變，轉變為質子，這個過程中會釋放一個W玻色子，而W玻色子的平均質量比中子和質子的質量差要大得多。那麼問題來了，這多出來的質量從哪裡來的？今天就說下量子力學是怎樣促使粒子衰變的。
在標準模型中大多數粒子都不穩定
從宏觀宇宙到微觀世界，從我們看得見的恆星、星系或星系團到我們看不見的細胞、分子或單個原子，或者介於兩者之間的任何事物，浩瀚的宇宙囊括了這一切。
但是從基本層面上來看，萬事萬物都是由原子組成的，而形式多樣的原子都具有相同的基本粒子。如果我們暫且忽略暗物質是什麼，那麼我們所討論的已知宇宙只是下圖中這些基本粒子構成的標準模型。
在標準模型中絕大多數的粒子不能自由的存在，在自然界中也不容易找到。但是我們可以單獨地觀察到中微子、電子和光子，上下夸克以及膠子構成的質子、中子和原子核，這些都是很常見的，因為它們都比較穩定。
絕大多數標準模型中的粒子，包括所有較重的夸克（核子要素）、介子和τ子（第三代輕子），以及W和Z玻色子（傳遞弱力），從根本上說這些粒子都不穩定。事實也證明，它們的壽命不僅有限，而且與我們的宏觀世界相比微不足道。這是為什麼呢？讓我們從一個之前已經聽說過的現象開始：放射性。
β衰變中的質量差問題
我們都很熟悉放射性衰變，其實就是重而不穩定的元素會衰變為較輕的元素。其中一些衰變很快，不到一秒鐘，而另一些可能需要數十億年，例如鈾238的半衰期基本和地球年齡差不多。一些極其罕見的半衰期和目前宇宙的年齡差不多，例如：釷-232的半衰期長達140億年。
這是因為由上下夸克和膠子組合而成的複合結構：質子和中子，最多能把一兩個下夸克衰變為稍微輕一點的上夸克。這個過程需要很長的時間，因為允許這種情況發生的粒子交換是由非常重的W玻色子作為介導的弱力衰減。
這個過程是如何發生的？
假設現在有一個中子，由兩個下夸克和一個上夸克組成。中子的平均壽命約為15分鐘，就會衰變為質子，質子是兩個上夸克和一個下夸克。我們一般用MeV（兆電子伏或百萬電子伏）的單位來測量核能，中子和質子之間的質量差略大於1MeV。[所有的質量都以自然單位給出，不考慮光速（c）的因素。]
另一方面，引起衰變的相互作用是一個下夸克轉變為一個上夸克加上一個電子和反中微子對，電子和反中微子對其實就是一個w玻色子。也就是說中子到質子其實就是釋放了一個弱力的傳遞粒子w玻色子，但是中子到質子沒有足夠的質量（能量）釋放w玻色子；w玻色子的平均質量大約是80Gev，或者80000 MeV！上文也說到中子到質子才差了1MeV。
所以為了讓這种放射性衰變繼續下去，就必須依賴於量子漲落的存在，而量子漲落允許這種情況的發生，但這種情況也「比較難」發生，因為質子/中子的質量之比，與w玻色子的質量之比，相差實在太大了。
在標準模型中的不穩定基本粒子還沒有一個向中子和質子這樣，有這麼小的質量差。介子也是不穩定的粒子，其壽命僅次於中子，是第二長壽的粒子，它參與強相互作用，質量在重子和輕子之間故稱為介子，但介子和電子之間的質量差略大於100MeV，介子的壽命只有2.2微秒。所以上文中說的「比較難」是因為其他基本粒子的壽命範圍從10^-6秒短到驚人的10^-25秒！相對來說中子還是比較穩定的。
事實證明，短暫的壽命對於粒子一個非常特殊的基本性質：質量，非常非常重要。下面就要說到量子力學的基礎：不確定性原理。
物質最基本性質的不可知性（時間和能量、位置和動量）
相信大家都聽說過海森堡的測不準原理，下面說兩則笑話來理解這個物理學的基本原理：
海森堡正在開車，這時他看到身後有一輛警車。他把車停在路邊，警察朝他走了過來。警察：「你知道你開得有多快嗎？你超速了！」海森堡：「沒有啊，沒超速，因為我現在知道我在哪裡！」
這是因為在量子力學中任何系統的位置和動量之間存在一種內在的張力，一種不確定性。你對一個粒子的位置知道得越多或測量得越準確，那麼這個粒子的動量就會存在更大的不確定性！
以上就是描述位置和動量的，下面還有一則笑話用來描述時間和能量的：
海森堡和妻子正在進行夫妻心理治療。治療師問海森堡有什麼問題，但海森堡不好意思回答。所以……醫生：「夫人，海森堡，在家裡有什麼問題嗎？」海森堡夫人嘆息道：「只要他有時間，就沒有精力。只要他有精力，就沒有時間！」
這是因為在量子力學中能量和時間之間也有同樣的內在張力和不確定性，就像在位置和動量之間一樣！所以在一個特定系統的時間尺度上有一個非常小的不確定性，那麼能量就必然有一個非常大的不確定性。
現在用粒子的壽命來考慮以上的問題。如果一個粒子可以穩定（或準穩定）存在很長一段時間，它的能量不確定性就很小。但是一個天生短命，非常不穩定的粒子呢？能量就會存在一個非常大的不確定性，這就是量子力學所要求的。
總結：量子力學破壞了一切
現在讓我們來看看：如果一個粒子的固有能量存在很大的不確定性，而且我們知道通過E = mc^2有一個能量和質量的等價，那麼一個粒子的壽命越短，它的質量也就越不確定。
當我們了創造一個非常短命的粒子，比如w或z玻色子，一個頂夸克或一個希格斯玻色子，我們可以知道這些粒子的平均質量是多少，但是任何一個被創造出來的粒子都有它的質量範圍。換句話說，當我們說「這個粒子的質量是91.187 GeV」（例如z玻色子），我們說的是所有z玻色子的平均質量值，但是對於任何一個單獨的粒子其質量都會有很大的變化！
這就是為什麼短壽命的粒子不僅有質量這種基本屬性，還有一個質量範圍，這代表了粒子的質量中固有的量子不確定性。這也是為什麼中子和質子的質量差這麼小，卻能發射出一個W玻色子。依靠的就是這種時間和能量的不確定性。
但是這不能解釋為什麼今天的體重秤說我比昨天重了1斤，但量子的不確定性確實告訴了我們，對於不穩定的粒子，即使是質量這種基本屬性，也存在著巨大的變化。這一切都歸功於宇宙的量子本質！