Как формируется масса: поле Хиггса против энергии кварков и глюонов

Масса является одним из ключевых физических параметров, существование которого во многом объясняется полем Хиггса. Однако для таких частиц, как протоны, механизм формирования массы гораздо сложнее и включает взаимодействия, описываемые квантовой хромодинамикой.

Поле Хиггса играет минимальную роль в массе протона: его вклад составляет всего около 1%. Основная же часть массы протона возникает из-за энергии, связанной с движением кварков и глюонов. Кварки внутри протона движутся со скоростью, близкой к скорости света, и удерживаются вместе благодаря сильному взаимодействию. Глюоны, которые являются переносчиками этой силы, создают "клей", связывающий кварки, и именно эта энергия составляет львиную долю массы протона.

Механизм можно сравнить с поездом: поле Хиггса — это тонкий слой краски на его поверхности, тогда как вес поезда обеспечивается двигателем, материалами и движением груза. Поле Хиггса, безусловно, необходимо для придания массы элементарным частицам, но в случае протона решающую роль играет энергия, создаваемая сильными взаимодействиями.

Квантовая хромодинамика объясняет процесс следующим образом: внутри протона кварки и глюоны взаимодействуют, обмениваясь частицами и создавая так называемое кварковое поле. Это поле вызывает энергетические возмущения в вакууме, которые и приводят к появлению массы у протона. Хотя механизм аналогичен принципу работы поля Хиггса, основной вклад все же делает кварковое поле.

Таким образом, масса протона формируется двумя основными компонентами: минимальным взаимодействием с полем Хиггса и значительным вкладом энергии кварков и глюонов. Ученые подчеркивают, что противопоставлять эти механизмы не стоит, поскольку оба процесса, хоть и в разных масштабах, обеспечивают существование массы, наблюдаемой нами в макромире.