憑借目前世界最強(qiáng)大計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力,法國、德國和匈牙利的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn):95%%的質(zhì)子質(zhì)量由夸克和膠子的能量轉(zhuǎn)化而來,以此確認(rèn)了描述粒子間強(qiáng)相互作用理論的有效性,并從粒子學(xué)角度證明了愛因斯坦著名的質(zhì)能公式:E=mc2完全合理。相關(guān)論文發(fā)表于近日美國《科學(xué)》雜志在線版。
原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子則是由基本粒子???夸克和膠子構(gòu)成。膠子傳遞強(qiáng)相互作用,并不是組成物質(zhì)的成分,其質(zhì)量為0。而夸克的質(zhì)量只占到質(zhì)子的5%%,那么另95%%來自于哪里呢?在粒子物理學(xué)界,確知某事物的存在是一回事,而要了解它的機(jī)制則完全是另一回事。物理學(xué)家自1989年前發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的存在后,對這個問題一直感到模糊。
依靠全世界物理學(xué)家近20年的成果,以及“藍(lán)基因”超級計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力,研究小組利用量子色動力學(xué)公式計(jì)算了質(zhì)子、中子以及其他同類型粒子的質(zhì)量,證實(shí)這另外95%%的質(zhì)量來源于夸克和膠子的相互作用和各自的運(yùn)動。換言之,能量與質(zhì)量在其中是可以互相轉(zhuǎn)換的,這正是愛因斯坦于1905年提出的狹義相對論的基礎(chǔ)觀點(diǎn)。
質(zhì)能公式E=mc2表明能量和質(zhì)量可以互相轉(zhuǎn)換,而光速是恒定不變的常數(shù)。科學(xué)家可利用它計(jì)算一定量的質(zhì)量在轉(zhuǎn)化過程中所釋放的能量。迄今為止,E=mc2最著名的應(yīng)用即是為制造原子彈提供理論基礎(chǔ),但想要在亞原子粒子層面或是量子色動力學(xué)角度詮釋質(zhì)能公式卻并不容易。因此研究人員表示,本次計(jì)算可看作是所實(shí)施過的最為重要的數(shù)字計(jì)算之一。
從理論的層面來講,該研究允許在超越當(dāng)前模型的情況下,進(jìn)行基礎(chǔ)物理的新探索;在應(yīng)用計(jì)劃上,該結(jié)果標(biāo)志著粒子間強(qiáng)相互作用的研究已具備一定成熟度,其將會在歐洲大型強(qiáng)子對撞器(LHC)的實(shí)驗(yàn)中起基礎(chǔ)性作用。
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