Ваша маса існує не завдяки бозону Хіггса

Бозон Хіггса — елементарна частинка, квант поля Хіггса, що з необхідністю виникає в Стандартній моделі внаслідок хіггсового механізму, спонтанного порушення електрослабкої симетрії.

21 грам.
Це маса усіх електронів у вашому тілі, якщо ви важите приблизно 70 кілограмів, як і я.
Вся ця маса існує завдяки механізму Хіггса - коли ваші електроні рухаються в просторі й часі, вони взаємодіють з Полем Хіггса і саме ця взаємодія дає електронам масу і не дозволяє їм рухатися зі швидкістю світла.
Але більша частина вашої маси не пов'язана з механізмом Хіггса, як і маса усіх об'єктів навколо.
Ця маса існує через іншу причину.
Більша частина вашої маси - це маса нейтронів і протонів, які не є фундаментальними, тобто безструктурними.
Вони складаються з частинок під назвою кварки.
Теорія, що описує кварки та їх взаємодії за допомогою глюонів, називається квантовою хромо-динамікою.
А хромо з грецької означає "колір", тож кварки мають так званий кольоровий заряд, або просто колір.
Звісно, кварки набагато менші за довжину хвилі видимого світла, тож це лиш аналогія, яка допомагає нам описувати їхні взаємодії й те, які частинки вони можуть утворювати.
Ці правила досить прості.
Щоб частинка існувала, вона повинна бути безбарвною, або білою як цей будинок.
Ви можете досягти цього двома різними способами.
Можна взяти три кварки, кожен з яких має різний колір - червоний, зелений і синій, і об'єднати їх в одну білу частинку.
Або ви можете використати кварк і антикварк.
Колір одного зелений, а колір іншого - це ніби антизелений, тобто мажента.
Я збираюсь на цьому пляжі позаду мене показати, як кварки взаємодіють між собою та утворюють різні частинки.
Нам потрібно згадати (про це було в іншому відео), що порожній простір насправді не є порожнім.
Отже, поверхня пляжу хвиляста і ці нерівності зображають флуктуації глюонного поля.
Але вам потрібно уявити ніби по цій поверхні біжать хвилі.
Це дуже важливо, оскільки для того, щоб позбутися цих коливань, потрібна енергія.
І це важливий елемент пояснення зв'язування кварків.
Існування кварків фактично подавляє глюонні флуктуації й створює так звану трубку потоку - область простору, в якій дійсно нічого не має між кварком і антикварком.
І це зв'язує їх у пару, яка називається мезоном, кварк-антикварковою парою.
Трубка потоку цікава тим, що коли кварки віддаляються, діаметр трубки й вплив на поле залишаються незмінними, а це означає, що сила взаємодії не збільшується.
Трубка не схожа на пружину чи гумову стрічку.
Сила, що втримує ці кварки разом, не змінюється.
Але потрібно виконувати все більшу роботу в міру збільшення цієї відстані.
Певний час люди думали, що кварки завжди будуть зв'язаними.
У вас просто буде дуже довга трубка потоку.
Але насправді ви вкладаєте достатньо енергії, щоб створити нову кварк-антикваркову пару.
Проте кварки все ще зв'язані.
Ви ніколи не побачити окремого кварка, оскільки, якщо ви спробуєте його витягнути, то затратите стільки енергії, що утвориться нова кварк-антикваркова пара.
Щоб сформувати протон, нам знадобиться верхній кварк, ще один верхній кварк, і нижній кварк.
Протон в стандартній моделі складається з трьох кварків, які ніби з'єднані крихітними глюонними пружинами.
Тепер ми знаємо, що це зображення неправильне.
Здавалось би, що ці трубки повинні утворювати такий собі трикутник.
Але нам точно відомо, що це не так.
Ці трубки утворюють щось схоже на літеру ігрек.
Найдивніше в протоні те, що в ньому може бути більше трьох кварків.
Бачите, у вас з'являються і зникають додаткові кварк-антикваркові пари, тож у будь-який момент часу там може бути 5,7 чи 9, будь-яка непарна кількість кварків, що утворюють протон.
Ось, яким насправді є протон.
Видно, що кварки люблять сидіти на флуктуаціях глюонного поля.
І ви можете побачити два верхніх кварки й один нижній, але тут також є дивний кварк і його антикварк.
Що дивно, оскільки ці кварки не входять до складу протона, але вони можуть бути там в будь-який момент часу.
І ви також можете помітити, що ці кварки очистили вакуум.
Також можна побачити трубки потоку, які є областями, де глюонне поле подавлене, тобто відсутнє.
І це саме те, що зв'язує кварки разом.
Це і є та сильна ядерна взаємодія, яка зв'язує кварки всередині протона.
Тут є фундаментальний зв'язок з тим фактом, що простір без цих коливань має більше енергії, ніж простір з ними.
Правильно, потрібна енергія, щоб очистити вакуум.
То звідки насправді береться маса протона?
Звісно кварки в протоні взаємодіють з полем Хіггса і це дає їм трохи їхньої маси.
Але, якщо додати масу всіх кварків у протоні, то вийде приблизно один відсоток від загальної маси.
То звідки береться решта маси?
Відповідь - з енергії.
Рівняння Айнштайна мс(2) говорить про те, що крихітній масі відповідає величезна енергія.
Але, якщо перетворити рівняння, то можна отримати певну масу, якщо є достатньо енергії.
Ось звідки береться більша частина маси протона.
Саме з того факту, що існують ці енергетичні флуктуації в глюонному полі, і кварки взаємодіють з цими глюонами, ось звідки береться ваша маса.
Вона спричинена енергією цих взаємодій.
Знаєте, Айнштайн казав: "Склянка гарячого чаю має трохи більшу масу, ніж та сама склянка чаю, коли він холодний."
І він мав рацію.
Звісно ж склянкою чаю виміряти це не вдасться, але більшою частиною своєї маси ви зобов'язані тому факту, що ваша маса наповнена енергією взаємодії кварків з квантовими флуктуаціями глюонного поля.
Я вважаю, що це надзвичайно.
Адже те, що ми вважаємо порожнім простором, виявляється тим, що дає нам більшу частину нашої маси.