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各位朋友大家好，歡迎收聽《科學播報》，今天我們(men) 講一個(ge) 平時可能很少涉及的話題，虛粒子。
那麽(me) ，什麽(me) 是“虛粒子”呢？這個(ge) 概念聽上去很奇幻，它是量子力學中的奇妙特性，已經不止一次地正確預言了很多物理過程。當然，要把虛粒子的概念講清楚，不但要借助費曼圖，而且還不可避免地要用到滿是希臘字母和各種符號的奇怪公式。總得來說，所謂虛粒子其實就是為(wei) 了擺平量子力學中的一些方程式，而假想出來的一些虛構粒子。這些虛構的粒子往往具有負的質量和能量，聽上去很不可思議。
質量和能量怎麽(me) 可能是負的呢？量子力學中的不確定性原理就允許這種負能量存在。一個(ge) 虛粒子可以向真空中借能量，從(cong) 原本什麽(me) 也沒有的虛空中，突然借得能量，然後馬上又歸還，這個(ge) 過程要符合不確定性原理，借得的能量越大，則歸還的時間就越短，反之則越長，時間和能量的乘積是一個(ge) 常數。所以，有些書(shu) 上把真空看成是沸騰的海洋，能量不斷地憑空產(chan) 生又憑空消失。
雖然，這聽上去更像是一個(ge) 純數學手段，就好像為(wei) 了回答什麽(me) 數字的平方會(hui) 是負數一樣，數學家生生造出了虛數的概念。但是，它卻很管用，在過去的幾十年中，物理學家們(men) 用這個(ge) 方法發現了很多新東(dong) 西，例如，正是利用虛粒子的概念，物理學家們(men) 首次預言了粲誇克和頂誇克的存在，並且正確估算了它們(men) 的質量。
大型強子對撞機上的LHCb實驗組采用間接方式探測新粒子和新物理的策略，其背後的指導原則正是虛粒子概念。由於(yu) 這些新粒子僅(jin) 以虛粒子的形式參與(yu) 我們(men) 測量的所有衰變，我們(men) 能探測到的粒子的質量就不受限於(yu) 加速器所能達到的能量。原則上，如果對合適的衰變過程進行足夠精確的測量，我們(men) 就可以探測到超出超環麵儀(yi) 器（ATLAS）與(yu) 緊湊渺子線圈（ CMS） 極限的大質量粒子的效應，這些粒子質量太大，不可能在大型強子對撞機中直接產(chan) 生，更別提探測了。
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