真空中产生随机粒子是什么原因(真空中的粒子)真空中产生随机粒子是什么原因(真空中的粒子)
在量子力学中质子的质量只有1％是来自希格斯场，科学家研究了可以帮助解释其余部分转化的过程。当在大型强子对撞机中用一对质子和原子核相互撞击时，它们的能量可以转化为“新型物质”例如著名的希格斯玻色子就是这种物质能赋予基本粒子质量的场有关而闻名于科学界。
当一对原子核仅相互撞击时就会发生另一种惊人的变化：它们产生宇宙中一些最强的磁场。这些超强磁场使核物理学家能够凝视原子内部以回答物理学的基本问题：质子是如何获得大部分质量的？
质子一般由称为夸克和胶子的基本粒子组成，质子中的夸克质量非常轻，据科学家所知胶子根本没有质量，而质子比在内部各自包含的三个夸克的总质量要重得多。那么问题来了，这些额外部分的质量来自哪里？
核理论专家德米特里·哈泽耶夫（Dmitri Kharzeev）说：由于希格斯玻色子的性质，有关质子质量起源的理论很多，但是研究人员认为夸克粒子对的质量很大部分是来源于所谓的手性翻转，而其余部分都有明确的质量来源。
质量的起源由于质子中的夸克非常轻，仅占质子总质量的1％。关于这种差异化合理的理论解释（至今尚未得到证实验证）与夸克如何在真空中运动有关。
欧洲核子研究组织（CERN）的实验成员谢尔盖·沃洛辛教授（Sergei Voloshin）说，这种真空并不是空的，实际上真空中充满了起伏的场，这些场不断地使成对的粒子与反粒子打成一团幽灵般突然出现或突然消失不存在。
赋予质子同一性的三个夸克永远与这些幽灵粒子-反粒子对水火不容。当这些夸克之一离真空产生的反夸克太近时，它会被抵消并消失在一阵能量中。
当夸克不存在时，质子不会枯萎而死亡。相反来自真空中产生的粒子-反粒子对的夸克伴侣进入并取代了被灭夸克的位置。科学家们认为夸克的这种不断交换是使质子看起来比其夸克的总和更大的原因，百分之九十九的质量可能源自真空中手性翻转的过程。
从外部来看质子间的交换似乎没有太大变化。被消灭的夸克会立即被一个看似相同的孪生粒子所取代并使这一过程难以观察。幸运的是对于大型强子对撞机的科学家来说，它们并不完全相同：夸克自旋就像人一样可以分为左撇子和右撇子这就是所谓的手性翻转。
手性翻转与称为自旋的量子力学性质有关，并且粗略地解释为该夸克在沿着空间的特定方向移动时是顺时针还是逆时针旋转
由于真空的特性替换夸克将始终具有与原始夸克相反的惯用性，夸克不断从一种惯性转向另一种惯性是科学家解释导致质子质量的大部分原因。
可以说有百分之九十九的质量可能来自手性翻转在真空中翻转的过程， 当我们迈向规模时我们看到的数字可能是这些手性翻转转变的结果。
磁场内的物理学哈尔切夫（Kharzeev）是位于布鲁克黑文实验室（Brookhaven Lab）核理论专家说，他对如何通过实验搜索存在夸克手性翻转的证据有一个惊人想法，这一点从未被观察到。
这个想法是由于夸克带电它们应与磁场相互作用，通常我们从不考虑这种相互作用，因为与夸克相互之间的相互作用相比，我们在实验室中产生的磁场非常弱以至于很难被观测到，但是我们意识到当带电粒子碰撞时，它们会伴随有电磁场，并且该场可以用来探测夸克的手性。”
当研究人员进行数学运算时，他们发现像LHC这样的粒子对撞机在实验内部使互相作用带正电的离子所产生的磁场要比目前已知最强磁场表面的磁场强两个数量级。这足以抵消夸克彼此之间的强大吸引力。
测量磁场的强度和寿命是最近实验室数据分析的主要目标， 哈尔切夫说，“这项研究产生了一些出乎意料的结果，但是它们仍然与根据夸克的手性对夸克进行分选所需的强磁场的存在保持一致。”
在强磁场中夸克的运动不再是随机的，磁场会根据它们的手性自动对夸克进行分类，夸克的惯性会将它们推向磁场的北极或南极。
夸克在真空中丰盛的手性磁场效应哈尔采夫说：几乎不可能在脱夸的质子，因为在质子内部左撇子夸克会过渡为右撇子，而右撇子夸克过渡回为左撇子，我们始终看到的是左撇子和右撇子的混合体。为了研究夸克是否发生手性翻转，物理学家需要捕捉右手和左手夸克数之间的一些巨大且出乎意料的不平衡。
幸运的是重原子核间的碰撞为夸克改变惯性提供了完美的条件。当两个原子核高速碰撞时，质子和中子会融化成一个夸克胶子等离子体，这是宇宙中已知的最热和最稠密的物质之一，游离的夸克会在等离子内部自旋。
通俗的理解是好比如这就像烧脆饼在火烤之前一样，你可以轻松地将面团成型并改变其捻度一样。空间的真空不是均匀的-存在胶子场，它们优先使这些面团状的夸克以一种或另一种方式自旋。如果发生手性翻转那么科学家应该发现从血浆中射出的左右夸克数量不平衡。
哈尔采夫认为：所有碰撞的平均惯性应该相同，但是从碰撞前到碰撞后的波动应该非常大。我们应该看到一些夸克-胶子等离子体优先用右手，而另一些优先用左手。 由于磁场的存在会使等离子体的顺手性转化为产生颗粒的可观察度，从颗粒可观察度到电荷不对称性之间存在着磁效应，这是哈尔采夫所提出的“手性磁效应”。
在哈尔采夫提出了根据夸克在碰撞核内部的强磁场中的惯性对它们进行分类的想法不久后，研究人员设计了一种利用实验测试该理论的方法，该实验在获得了科学能源部基金会的资助，初步结果显示了夸克根据手性对其进行分选的证据。在科学家可以确定真空中的手性翻转之前，还需要做更多的研究
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