标准模型

粒子的质量层级

基本粒子并不是分量都差不多——它们的质量分散得近乎离谱,就像一个家庭里,一个成员重如一根羽毛,另一个却重如一辆卡车。从几乎没有重量的中微子,到分量十足的顶夸克,这跨度横跨大约一万亿倍乃至更大的范围。这道庞大的质量阶梯确实存在,却没有明显的规律,这是模型最醒目、也最缺乏解释的特征之一。

找点感觉:中微子轻到它们确切的质量至今尚未测出,但它们至少比电子轻几百万倍。电子本身就很轻。μ 子约为 200 个电子;τ 子约为 3500 个。在夸克中,上夸克和下夸克轻,粲夸克和奇夸克居中,底夸克重,而顶夸克是巨人——大约比电子重 34 万倍,差不多是把一整个金原子的质量压进一个点。W 和 Z 传递者以及希格斯也都很重,而光子和胶子则恰好没有质量。在标准模型里,这些质量来自每个粒子与希格斯场耦合的强弱,但这些强弱本身并不被预言——它们是测量得来、用手填进去的。

这一点之所以重要,是因为这些质量并非闲置的数字:电子之轻决定了原子的大小,顶夸克之重主宰着某些量子修正,而中微子质量之微小则是指向标准模型之外的一条线索。这纯粹的跨度,加上没有任何规律去解释它,有时被称为“味之谜”——一个重大的未决问题。

顶夸克的质量约为电子的 34 万倍,而中微子至少比电子轻几百万倍——在基本粒子之间,这是超过一万亿的跨度。

基本粒子的质量横跨一个巨大而未获解释的范围。

标准模型能容纳这些差异悬殊的质量,却无法解释它们:每个粒子与希格斯的耦合都是测量得来、用手填入的,而非从任何更深的规律推导出来。

又称
粒子的质量层级粒子的質量層級mass spectrum质量谱