當歐洲核子研究中心大型強子對撞機的物理學家在 7 月 4 日宣佈發現一種新粒子時，他們並沒有稱之為“希格斯玻色子”。這不僅僅是科學家典型的謹慎。這也標誌著這一宣佈正值一個意義深遠的時刻。我們正處於數十年之久的理論、實驗和技術探索的終點，同時也處於物理學新時代的開端。
對這種粒子的尋找源於蘇格蘭愛丁堡大學物理學家彼得·希格斯在 1964 年發表的一篇論文中的一句話。當時，我們現在稱之為粒子物理學標準模型的理論（它描述了所有已知的基本粒子）才剛剛開始結合。標準模型做出了數百個可檢驗的預測，並且自創立以來的幾十年中，每次都被證明是正確的。希格斯玻色子是拼圖的最後一塊，它將所有已知的物質粒子（費米子）和作用於它們的力量載體（玻色子）聯絡在一起。它描繪了亞原子世界如何運作的引人入勝的圖景，但我們尚不知道這幅圖景是否只是更大畫布的一部分。
標準模型部分基於電弱對稱性，它統一了電磁力和弱力。但是，攜帶這些力的粒子具有非常不同的質量，這表明對稱性被打破了。理論家們不得不解釋力的分歧。在 1964 年，我們期刊《物理評論快報》上發表了三篇獨立的論文——分別由希格斯、弗朗索瓦·恩格勒和羅伯特·布魯特，以及傑拉爾德·古拉爾尼克、卡爾·哈根和湯姆·基布林——表明一種無處不在的量子海洋，稱為自旋 0 場，可以完成對稱性破缺。希格斯提到，這個海洋有波浪，對應於一種新的粒子——後來以他的名字命名的玻色子。
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這種粒子是標準模型的關鍵，可以說是最難找到的——它需要幾代人不斷建造更大的對撞機，才能產生足夠數量的、足夠高能量的碰撞。然而，完成標準模型絕不意味著粒子物理學的終結。希格斯玻色子的發現實際上可能為超出這一受人尊敬的理論領域的事物指明方向。
實驗人員仍然需要驗證新粒子是否為自旋 0 希格斯玻色子。接下來，他們必須高精度地測試希格斯玻色子與其他粒子的相互作用方式。在撰寫本文時，它的耦合與預測不太匹配，這可能只是統計波動或某種更深層影響的跡象。與此同時，實驗人員必須繼續採集資料，以檢視是否存在不止一個希格斯玻色子。
這些都是重要的測試，因為理論家們構建了許多假設模型，將標準模型置於更廣泛的框架中，其中許多模型預測存在多個玻色子或與通常耦合的偏差。這些模型包括額外的費米子、額外的玻色子，甚至額外的空間維度。研究最多的更廣泛框架是超對稱性，它假設每個已知的費米子都有一個尚未發現的夥伴玻色子，並且每個已知的玻色子都有一個尚未發現的夥伴費米子。如果超對稱性是正確的，那麼希格斯玻色子不是一個，而是至少有五個。因此，我們才剛剛開始探索一個新領域。