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xilakesky

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[交流] 人类向解开质量起源之谜迈进一步

日本高能加速器研究机构和京都大学4月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。

新闻公报说，这种计算机模拟采用的理论，是一种在格子量子色动力学中能严密保持手征对称性的理想的格子理论，但其运算量是以往方法的100倍以上。本次模拟采用最新型超级计算机，并改进了算法，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”。

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