和頂誇克、希格斯玻色子一樣,W玻色子和Z玻色子也非常不穩定。標準模型中較重的粒子都有相同的命運:產生之後立刻消亡,隻存在極短的一瞬間。將W玻色子和Z玻色子的質量與其他基本粒子相比就會發現,它們毫無疑問也屬於“巨人族”。不過,它們的大小卻可忽略不計,是完完全全的點粒子,可以在一個無限小的空間內集中一個金原子的質量。仿佛是相應的某種懲罰,它們的存在注定是最短暫的。
它們的平均壽命在10-22秒到10-25秒之間,沒有任何設備能測得它們衰變之前走過的路徑。就算以光速運動,它們走過的距離也隻是介於質子大小和誇克大小之間。另外,由於它們非常重,就連最強大的加速器也無法賦予它們足夠的能量來將平均壽命拉長到原來的幾百萬倍或幾十億倍——這對於測得它們的飛行時間是十分必要的。
為了測量如此短暫的時間,人們必須采用完全不同的特別方法——利用物質分解成基本粒子時的奇特性質。
雙生的狄奧斯庫洛伊兄弟
所有粒子都遵守量子力學的法則。不管微觀世界的物質行為看起來多麽奇怪,它們就是由這些法則掌控的,這已被驗證了無數次。了解了這些規則,我們才造出現代社會人類活動賴以存在的精巧工具。如果老天突然開了個奇怪的玩笑,讓量子物理不再起作用,那包括飛機和汽車、醫院和通信、手機和電腦、工廠和物流在內的一切都會停止運行。
量子力學的基本法則之一是不確定性原理,而測量極短平均壽命的關鍵正在於此。
在經典物理學中,我們可以隨便選擇兩個物理量,比如一輛法拉利衝過F1比賽終點線時的速度和位置,兩個物理量可以同時測得而沒有精度限製。但這在量子物理中是不可能的,在這裏,一個新的規則禁止“不相容量”被同時測準。如果將其中之一的不準確性降為零,另一個的不準確性就會無限大。位置和動量就是一對典型的不相容量。