虚粒子：更深层的物理学线索（上）
各位朋友大家好，欢迎收听《科学播报》，今天我们讲一个平时可能很少涉及的话题，虚粒子。
那么，什么是“虚粒子”呢？这个概念听上去很奇幻，它是量子力学中的奇妙特性，已经不止一次地正确预言了很多物理过程。当然，要把虚粒子的概念讲清楚，不但要借助费曼图，而且还不可避免地要用到满是希腊字母和各种符号的奇怪公式。总得来说，所谓虚粒子其实就是为了摆平量子力学中的一些方程式，而假想出来的一些虚构粒子。这些虚构的粒子往往具有负的质量和能量，听上去很不可思议。
质量和能量怎么可能是负的呢？量子力学中的不确定性原理就允许这种负能量存在。一个虚粒子可以向真空中借能量，从原本什么也没有的虚空中，突然借得能量，然后马上又归还，这个过程要符合不确定性原理，借得的能量越大，则归还的时间就越短，反之则越长，时间和能量的乘积是一个常数。所以，有些书上把真空看成是沸腾的海洋，能量不断地凭空产生又凭空消失。
虽然，这听上去更像是一个纯数学手段，就好像为了回答什么数字的平方会是负数一样，数学家生生造出了虚数的概念。但是，它却很管用，在过去的几十年中，物理学家们用这个方法发现了很多新东西，例如，正是利用虚粒子的概念，物理学家们首次预言了粲夸克和顶夸克的存在，并且正确估算了它们的质量。
大型强子对撞机上的LHCb实验组采用间接方式探测新粒子和新物理的策略，其背后的指导原则正是虚粒子概念。由于这些新粒子仅以虚粒子的形式参与我们测量的所有衰变，我们能探测到的粒子的质量就不受限于加速器所能达到的能量。原则上，如果对合适的衰变过程进行足够精确的测量，我们就可以探测到超出超环面仪器（ATLAS）与紧凑渺子线圈（ CMS） 极限的大质量粒子的效应，这些粒子质量太大，不可能在大型强子对撞机中直接产生，更别提探测了。
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