据新华社东京4月25日电(记者 钱铮) 日本高能加速器研究机构和京都大学24日宣布,两家机构组成的研究小组依靠严密的计算机模拟,在世界上首次验证了量子色动力学中的手征对称性自发破缺现象,向解答“为什么物质会有质量”这样的问题又迈进了一步。
科学界认为,构成物质基本粒子之一的夸克虽然现在有质量,但在宇宙诞生的大爆炸之后的很短时间内并没有质量,那时的夸克以光速在宇宙空间自由飞行。研究夸克获得质量的过程,对解开物质具有质量之谜至关重要。
两家机构联合发布的新闻公报解释说,以光速运动的粒子具备的固有性质称为手征对称性,因为只有质量等于零的粒子才能够以光速飞行,所以只有像137亿年前宇宙刚刚诞生时的夸克这样没有质量的粒子,才具备手征对称性。
按照现在的基本粒子理论,夸克获得质量的过程分成两个步骤,其一是与希格斯玻色子相关的希格斯机制,其二是手征对称性自发破缺现象,夸克通过前者获得其质量的2%,而后者则赋予夸克98%的质量。
高能加速器研究机构和京都大学的研究人员依靠称为“格子量子色动力学”的计算机模拟,验证了手征对称性自发破缺现象的存在,证实了夸克获得质量的第二个步骤。
自牛顿力学问世以来,物质有质量看起来是天经地义的事情,但最近100多年来这个问题却困扰着物理学家们,各种假说纷纷问世,至今它仍是物理研究的一个前沿课题。根据目前公认的理论,解开质量起源之谜的关键是找到自旋为零的希格斯玻色子。目前科学家已找到粒子物理学标准模型预言的各种其他粒子,但唯独没有找到自旋为零的希格斯玻色子。这一理论认为,质量产生后,在宇宙中会留下这种特殊的希格斯玻色子。如果这种粒子被找到,那么物质质量之谜方能得到破解。由于这种粒子的重要性和神秘性,科学家形象地称它为“上帝的粒子”。