不变质量

两位以不同速度从某粒子旁飞驰而过的观察者，会为它测得不同的能量和不同的动量——这些量并没有唯一的「真值」。然而关于这个粒子，有一个数，无论观察者跑得多快，算出来都恰好相同。那个数就是不变质量。它是相对论意义上的指纹：换参考系会把能量与动量搅来搅去，但它们的这一特定组合岿然不动。

做法是：取能量的平方，减去动量的平方（乘以 c 的平方），结果就等于质量的平方（乘以 c 的四次方）。对单个粒子来说，这个不变质量正是它熟悉的静止质量——即它静止时的能量。更深的威力体现在一群粒子上：你可以把若干粒子的四动量加起来，算出整团的不变质量。这个合成的不变质量，等于那个本可产生它们的单一对象的质量，哪怕这样的对象早已不复存在。

这是对撞机物理中最重要的一项测量技术。当一个重粒子衰变时，它在任何探测器看到它之前就消失了，但它的衰变产物飞散开来并被测量。算出这些产物的不变质量，你就还原出母粒子的质量。把这个数对几百万次事件作图，母粒子就会以一个尖锐的鼓包出现在它的质量处——希格斯玻色子正是这样，于 2012 年作为光子对重建出的质量中一个约 125 GeV 处的峰显露出来。