希格斯玻色子出现在大型强子对撞机的紧凑型μ介子螺线管探测器上。 这种高能碰撞说明了始终以粒子形式存在的能量转换的全部能力。能源不仅在充满技术的日常生活中也起着至关重要的作用，而且在基础物理学中也起着至关重要的作用。 汽油中存储的化学能被转换成我们车辆的动能，发电厂的电能被转换成我们家中的光能，热能和其他形式的能量。 但是，这种能量似乎以独立系统的一种属性的形式存在。 但是一切都必须那样吗？ 我们来自莫斯科的读者问一个有关能源本身的问题：
是否存在纯净的能量，也许是在变成粒子或光子之前的短时间内？ 还是仅仅是便捷的数学抽象，相当于我们在物理学中使用的数学抽象？
从根本上讲，能源可以采取多种形式。
标准模型中的已知粒子。 这些都是我们直接发现的粒子。 除少数玻色子外，所有粒子均具有质量。最简单和最著名的能量形式是通过质量表示的。 通常我们不会就爱因斯坦的E = mc
2争论，但是宇宙中曾经存在的每个物理物体都由质量粒子组成，并且仅仅因为它们具有质量，这些粒子也就具有能量。 如果这些粒子移动，它们将具有额外的能量-动能或运动能。
氢原子中的电子跃迁以及所得光子的波长，说明了结合能最后，这些粒子可以通过各种方式彼此结合，形成更复杂的结构-原子核，原子，分子，细胞，生物，行星等。 这种能量称为结合能，实际上是负的。 它减少了整个系统的剩余质量，因此，在恒星核中发生的核聚变会发出如此多的光和热：通过相同的公式E = mc
2将质量转化为能量。 在太阳的45亿年历史中，仅由于氢合成氦气，太阳就失去了大约土星的质量。
太阳通过从堆芯中的氢合成氦气而产生能量，从而损失了少量质量。太阳提供了能量的另一个例子：光和热以光子的形式出现，与我们描述的能量形式不同。 还有无质量的粒子-没有静止能量的粒子-这些粒子，光子，胶子和假设的引力子以光速运动。 但是，它们以动能的形式传递能量，在胶子的情况下，它们负责原子核和质子内部的结合能。
渐近自由理论描述了夸克在原子核中相互作用的强度，这使诺贝尔奖获得了格罗斯，威尔切克和波利策。基本问题是能量是否可以独立于这些粒子中的任何一个而存在。 它有一种以引力形式单独存在的诱人可能性：数十年来，我们一直在观察双星中子星的轨道-两个残存的坍塌恒星彼此绕轨道运行。 由于对脉冲星脉冲持续时间的测量，当一颗恒星向我们这边发送常规信号时，我们能够确定这些轨道正在减小并一起螺旋运动。 随着它们的结合能的增加，应该发出某种形式的能量。 我们可以检测到减少的影响，但不能检测到辐射能。
对于中子星彼此旋转，爱因斯坦的广义相对论预测轨道的减少和引力辐射的发射解释这一点的唯一方法是引入某种类型的引力辐射：我们需要引力波存在。 LIGO探测器在2015年9月14日记录的第一次黑洞融合应该被用来检验这一理论。 那天，我们记录了两个黑洞一起旋转，并记录了合并产生的引力波。 最初的黑洞的质量为36和29太阳。 合并后的最后一个洞有62个太阳能块。
合并黑洞的最重要参数，2015年9月14日。 请注意，在合并过程中，损失了三个太阳质量-但是这种能量以重力辐射的形式存在缺失的三个太阳质量以引力波的形式发射，我们捕获的波的强度与计算得出的节约能量所需的正好一致。 爱因斯坦的E = mc
2 ，并再次证实了以粒子或物理现象形式的能量转移。
从所有直接观察到的螺旋方法和第一对黑洞的融合能源有多种形式，其中一些是基本形式。 粒子的剩余质量不会随时间变化，就像它在粒子之间不会变化一样。 这种能量是宇宙中所有事物固有的。 所有其他现有形式的能量都与之相关。 由于结合能的不同，处于激发态的原子比处于基态的原子携带更多的能量。 如果要降低能量，则需要发射光子。 如果不节省能量就不可能进行这种转变，并且即使没有质量，这种能量也应被粒子带走。
在此图像中，一个光子（紫色）携带的能量比另一个光子（紫色）多一百万倍。 来自伽马射线爆发的两个光子的费米天文台数据没有显示传播时间的任何延迟，这意味着光速与能量无关奇怪的事实是，光子能量或任何能量的动能形式（运动的能量）不是基本的，而是取决于观察者的运动。 如果您向光子方向移动，它的能量对您来说似乎更大（波长移到光谱的蓝色部分），而如果您向远离它的方向移动，它的能量将变小，并且似乎向光谱的红色部分移动。 能量是相对的，但对于任何观察者而言，能量都是守恒的。 无论相互作用如何，能量都不会单独存在，而只能作为粒子系统的一部分（无论是否存在）。
能量可以改变形式，甚至可以从质量的能量转换为纯粹的动力学，但始终以粒子的形式存在没有粒子，可能有一种能量：暗能量。 导致宇宙随着加速度膨胀的能量形式可能是宇宙结构固有的能量！ 对暗能量的这种解释在内部是一致的，并且与对距离我们很远的星系和类星体的观测相吻合。 唯一的问题是这种能量形式不能用于创建或破坏粒子，也不能在其他形式的能量之间转换。 它本身似乎是一个实体，与与宇宙中存在的其他形式的能量的相互作用无关。
没有暗能量，宇宙就不会加速。 但是，一个人无法通过宇宙的其他粒子达到这一能量。因此，对于清洁能源存在问题的完整答案将是：
•对于所有现有粒子，无论是质量粒子还是不是粒子，能量都是其特性之一，不能单独存在。
•对于似乎在系统中失去能量的所有情况，例如在重力消光过程中，都有某种形式的辐射将其带走，并得以保留。
•暗能量可能是存在的最纯净的能量形式，与粒子无关，但是，除了宇宙的膨胀之外，宇宙中的其他任何事物都无法获得这种能量。
据我们所知，能量不是实验室中可以隔离的东西，而是重要的，反物质和辐射性质之一。 创建与粒子无关的能量？ 也许宇宙正在这样做，但是在我们学习如何创造或破坏时空之前，这种行动对我们不起作用。
伊桑·西格尔 （ Ethan Siegel） -天体物理学家，科学普及者，《爆炸的开始》的作者！ 他写了《超越银河》（ Beyond the Galaxy ）和《追踪学：星际迷航的科学》（ Treknology ）一书。