为什么物质有三代?

作者: C. Wood

来源: 返朴

发布日期: 2020-04-10 09:36:35

本文探讨了宇宙中物质由三代基本粒子构成的现象,以及物理学家如何通过标准模型来解释这一现象。

从遥远的快速旋转的脉冲星,到地球上的一草一木,在宇宙这个舞台上孕育了各种奇异而美丽的物质形式。但当我们刨根问底的时候就会发现,这一切的一切,竟然都仅仅是由三种基本粒子构成的,即电子、上夸克和下夸克。它们以各种方式混合在一起,形成了现有的每一个原子。

但这三种粒子并不是故事的全部,它们仅仅只是三代物质粒子中的第一代:夸克和轻子都属于费米子,它们都可以被划分为三代。每一代物质粒子都比前一代更加的重。由于第二代和第三代粒子不稳定,因此它们会迅速的转变成更轻的版本,因此宇宙中并没有这两代粒子形成的奇异恒星或奇花异草。

上世纪70年代,追求某种更深层、更基本原理的物理学家们建立了粒子物理学的标准模型,它描述了所有已知基本粒子,以及它们之间的复杂相互作用。物理学家想借助标准模型来窥探为何物质粒子刚好不多不少的存在三代这一问题。然而,没人能破解其中的奥秘,这个问题基本上被搁置一旁。

然而最近,就在许多理论物理学家已经几近放弃的现状下,标准模型的设计者之一、现年86岁的诺奖得主史蒂芬·温伯格在《物理评论D》杂志上发表了一篇论文,重新唤起了大家对这个谜团的思考。论文中提到,粒子质量的一种有趣模式或许能引领未来的研究方向。

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