Page 156 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

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（2.99713724×10 m/s），而基态氢原子的 1s 电子的轨道速度仅为绝对速度 c 的 0.73%
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（2.187691×10 m/s），两者刚好相差 137 倍。当原子序数超过 137 时，核外电子的轨道速
度将超过绝对速度 c，而这是不可能的。因此可以判断，元素周期表是有边界的，这个边界
就是 137 号元素，这也是美国物理学家理查德·费曼曾经作出的预测。
根据粒子波包模型，所有基底粒子都是一定量电磁波样物质耦合而成的物质波包，这些
电磁波样物质均以绝对速度 c 在复时空运动，所谓物质波就是电磁波，物质波包的周长等于

物质波波长的整数倍或半奇数倍。粒子自旋是粒子的时间运动的表现形式，它可以理解为物
质波包内部的物质流动，因此，自旋是基底粒子的固有属性。一般来说，不存在零自旋的基
底粒子，因为基底粒子内部的物质运动状态应为单态，但是，零自旋的复合粒子是允许存在
的，因为复合粒子的各组分粒子的自旋可相互抵消为零。例如，介子的自旋为 0，是因为介

子由一个夸克和一个反夸克组成，夸克和反夸克均为 1/2 自旋，但两者自旋方向相反，故总
自旋为 0。
从表 8.2 中可以看出，希格斯玻色子似乎是一个例外，因为希格斯玻色子的自旋为零，
它是标准模型中唯一自旋为零的粒子。希格斯玻色子是比利时物理学家弗朗索瓦˙恩格勒

（Francois.Englert）和英国物理学家彼得˙希格斯（P.W.Higgs）在 1964 年根据标准模型理
论所预言的一种粒子。在所谓希格斯机制中，希格斯场将质量赋予轻子、夸克和中间玻色子
等基底粒子，希格斯玻色子是希格斯场的量子化激发。该粒子是实验物理学家长久以来寻觅
的对象，也是标准模型的最后一块拼图。标准模型预言了 62 种基本粒子，其中 61 种都已被

验证，唯独希格斯玻色子始终游离在物理学家的视野之外。直到 2012 年 7 月 4 日，欧洲核
子研究组织（CERN）宣布,大型强子对撞机（LHC）的紧凑渺子线圈（CMS）探测到质量
为 125.3GeV 的新玻色子，超环面仪器（ATLAS）测量到质量为 126.5GeV 的新玻色子，这
两种粒子极像希格斯玻色子。2013 年 3 月 14 日，该组织发布新闻稿确认先前探测到的新粒

子就是希格斯玻色子。至此，标准模型的最后一块拼图终于被找到。恩格勒和希格斯也因此
获得了 2013 年诺贝尔物理学奖。
这里的问题是，如果希格斯玻色子是一种基底粒子，那就意味着希格斯粒子内部不存
在更小的粒子结构，它纯粹是由电磁波样物质耦合而成的物质波包，并且这些电磁波样物质

均处于同一种运动状态（单态），这样的物质波包必然具有非零自旋。如果希格斯玻色子的
自旋为零，则提示希格斯玻色子可能不是基底粒子，而是复合粒子，粒子内部的电磁波样物
质可能处于两种自旋相反的运动状态。由此推测，CERN 发现的零自旋的“希格斯玻色子”
可能是由偶数个费米子组成的复合粒子，这些费米子的自旋彼此抵消，使粒子的总自旋为零。

2018 年 7 月 9 日，CERN 大型强子对撞机上的 ATLAS 实验组在韩国首尔举行的国际高能
物理会议上宣布，他们发现了希格斯粒子的最主要的衰变过程——正反底夸克对衰变。同年
8 月 5 日，CERN 的 CMS 实验组也确认这个发现。这种“正反底夸克对”衰变过程和零自
旋特征似乎表明，新发现的粒子有可能只是一个大质量的“介子”。

希格斯玻色子之所以引人瞩目，是因为标准模型认为它是所有粒子的质量来源。夸克
和轻子是构成所有物质结构的基底粒子，理解它们的质量来源对探索物理世界的意义非常重
大。20 世纪 60 年代，物理学家预言真空中遍布着希格斯场，基本粒子通过与希格斯场相
互作用而产生质量。该理论成功解释了为什么传递电磁相互作用的光子没有静质量，而传递

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