為了理解希格斯玻色子，我們一定要先聊聊“希格斯場”。就是這個場，賦予某些基本粒子它們的質量，同時也將自然界四種基本力中的兩種相互分離。

該場的存在最早是在20世紀60年代早期被理論化的，物理學家們考慮了一個假設場的結果，這個假設場解釋了電磁力和弱力是如何分離的，以及為什麼一些攜帶力（或規範）的粒子有質量（如W和Z玻色子），而其他粒子（如光子）沒有質量。

英國物理學家彼得·希格斯（Peter Higgs）是研究這個模型的眾多研究人員之一。而他的名字從此便成為場、場的粒子和場的作用機制的代名詞。

那麼，什麼是希格斯玻色子呢？

和所有的量子場一樣，希格斯場產生了它自己的一種基本粒子：希格斯玻色子。它是一種相對較重的、不帶電的、高度不穩定的玻色子（帶有力的粒子，自旋為零），在分解成各種其他粒子之前，它只存在一瞬間。

2012年，大型強子對撞機（Large Hadron Collider）的兩個探測器就探測到了這種粒子，正式將“希格斯玻色子”納入標準模型（Standard Model），併為希格斯機制提供了強有力的證據。

又是什麼給了粒子質量？

在日常生活中，我們認為質量是運動的阻力。質量大的物體很難移動；一旦它們開始運動，又很難停下來。

為此，阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論為我們提供了另一種看待質量的方法 —— 它是一個物體能量的表示式。

當一個物體靜止不動時，它的質量等於它的能量除以光速的平方 —— 這就是我們熟悉的公式“E=mc2”的一個變形。讓物體移動，特別是在接近光速的情況下，它會獲得相當於質量的能量。

原子的大部分質量來自被稱為夸克的高能粒子的激發態，這些粒子在強大的力作用下束縛在原子核內部。夸克本身也有質量。周圍的電子也一樣。由於它們內部沒有激發態，需要某種活動來解釋靜止時等於它們質量的能量。

更重要的是，在20世紀中葉，物理學家發現之前描述規範玻色子的模型與觀測結果不符；像弱力的W玻色子和Z玻色子這樣的短程粒子的質量是整個質子的80倍，而電磁場中影響深遠的光子卻根本沒有質量。

物理學家們迫切地想要找到造成這些重量差異的原因，以及這兩個領域為何如此不同的原因。

希格斯場是如何賦予基本粒子質量的？

在宇宙大爆炸後的極度高溫下，電磁場和弱核力實際上是完全相同的。

隨著宇宙的膨脹和冷卻，這兩個場將變得截然不同：一個場的玻色子很重，作用在原子核的短距離內，而另一個場的玻色子足夠輕，可以覆蓋廣闊的太空。

世界各地的幾組物理學家對這種分裂（以及質量差異）做出了類似的解釋。歷史承認希格斯及其同事Franois Englert和Robert Brout在1964年提出的建議，該建議基於一種新型的量子場，這種量子場在任何地方都活躍，甚至在整個空白空間。

如果在宇宙的每個角落都有一個非零值的場，將會打破量子力學的基本平衡，而在理論上，這種平衡應該會產生一種已經被實驗排除的粒子。

但希格斯和他的同事證明，如果這個假設場與導致弱力的場聯絡在一起，這種從未見過的麻煩粒子將被吞噬，留下一些重量級的W玻色子和Z玻色子，以及一個相對較重、無自旋、不帶電的“希格斯”玻色子（很快就會瓦解）。

可以把希格斯場想象成一家糖果店，玻色子在吃巧克力時不願著急，只會留下一堆短暫的“希格斯包裝紙”。人們很快發現，同樣的過程幾乎適用於任何量子場；希格斯場解釋了一系列其他基本粒子（如夸克和電子）的質量，這些粒子都拒絕被推動，因為它們需要片刻時間來治療自己的甜食嗜好。

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