東北大學基本粒子物理小組的斯蒂芬·魯克羅夫特給出了以下介紹性回答：
“在過去的幾十年裡，粒子物理學家們開發了一個優雅的理論模型（標準模型），它為我們目前對自然界基本粒子和力的理解提供了一個框架。這個模型的一個主要組成部分是一個假設的、無處不在的量子場，它被認為負責賦予粒子質量（這個場將回答粒子為什麼會有它們現在的質量這個基本問題，或者說，它們為什麼會有任何質量）。這個場被稱為希格斯場。根據波粒二象性，所有量子場都有一個與之相關的基本粒子。與希格斯場相關的粒子被稱為希格斯玻色子。”
“因為希格斯場負責質量，許多物理學家認為，基本粒子確實有質量這一事實表明了希格斯場的存在。我們甚至可以將所有粒子物理資料，用假設的希格斯玻色子的質量來解釋。換句話說，如果我們假設希格斯玻色子存在，我們可以根據它對其他粒子和場的影響來推斷它的質量。然而，我們還沒有真正證明希格斯玻色子的存在。未來幾十年粒子物理學的主要目標之一是徹底證明希格斯玻色子的存在與否。”
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
來自加州大學聖克魯茲分校聖克魯茲粒子物理研究所的物理學教授霍華德·哈伯和邁克爾·迪恩給出了另一個更詳細的回答：
“當今基本粒子物理學的大部分研究都集中在尋找一種名為希格斯玻色子的粒子。這種粒子是我們目前對自然規律的理解（即標準模型）中缺失的一塊。該模型描述了三種類型的力：電磁相互作用，它導致所有與電場和磁場以及電磁輻射光譜相關的現象；強相互作用，它結合原子核；以及弱核力，它支配著β衰變（一種天然放射性形式）和氫聚變（太陽能量的來源）。（標準模型不描述第四種力，引力。）
“在我們的日常生活中，電磁力是最熟悉的力。直到最近，它還是我們唯一瞭解得很好的力。然而，自 20 世紀 70 年代以來，科學家們對強力和弱力的瞭解幾乎同樣透徹。在過去的幾年裡，在日內瓦附近的歐洲粒子物理實驗室 CERN 和斯坦福直線加速器中心 (SLAC) 進行的高能實驗中，物理學家們對標準模型進行了精確測試。它似乎提供了對自然界的完整描述，其尺度達到了原子核大小的千分之一。”
“希格斯粒子與弱力有關。電磁力描述了與光子相互作用的粒子，光子是電磁場的基本單位。類似地，現代的弱相互作用理論描述了與電子、中微子、夸克和其他粒子相互作用的粒子（W 和 Z 粒子）。在許多方面，這些粒子類似於光子。但它們也截然不同。光子可能根本沒有質量。從實驗中我們知道，光子的質量最多隻能是電子質量的千億億億分之一（10-30），而且出於理論原因，我們認為它的質量恰好為零。然而，W 和 Z 粒子卻具有巨大的質量：超過質子質量的 80 倍，而質子是原子核的組成部分之一。”
“W 和 Z 粒子的巨大質量是一個謎。如果簡單地假設這些粒子與已知的基本粒子相互作用並具有較大的質量，則該理論是不一致的。（例如，標準模型會預測，兩個具有非常高能量的粒子相互碰撞的機率會大於 1，這在物理上是不可能的！）為了解決這個問題，必須有額外的粒子。解釋 W 和 Z 粒子質量的最簡單模型只有一個這樣的粒子：希格斯玻色子。還有其他提案，其中許多更為奇異。例如，可能存在多個希格斯玻色子，全新的強相互作用型別以及一種可能的新基本物理對稱性，稱為超對稱性。”
“如果存在質量小於 Z 粒子質量的希格斯玻色子，物理學家將在未來兩年內在日內瓦的大型加速器 LEP（大型電子正電子對撞機）中發現它。LEP 將電子及其反物質孿生粒子（正電子）加速到非常高的能量，然後讓它們碰撞。如果希格斯玻色子具有更大的質量，它們可能會在世紀之交在伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室被揭示。否則，我們很可能會在 2005 年在 CERN 投入執行的新加速器 LHC（大型強子對撞機）中找到它們。希格斯玻色子的發現是美國國會在 1993 年取消的超導超級對撞機的主要任務之一。”
“總而言之，希格斯玻色子是完善我們目前對標準模型（粒子物理學的理論大廈）理解的關鍵要素。如果存在不同型別的希格斯玻色子，可能會將我們帶入超出標準模型的新物理領域。”
費米國家加速器實驗室理論物理部門的研究員克里斯·奎格對這一問題進行了深入概述：
“當今粒子物理學的核心挑戰是瞭解電磁力與支配放射性和太陽能量輸出的弱相互作用之間的區別。粒子之間的基本相互作用源於我們在自然界中觀察到的對稱性。”
“現代物理學最近的偉大成就之一是量子場論，其中弱相互作用和電磁相互作用被理解為源於一個共同的對稱性。這種‘電弱理論’已經得到了詳細的驗證，尤其是 CERN 的 LEP 對撞機進行的實驗。儘管弱相互作用和電磁相互作用透過對稱性聯絡在一起，但它們在日常世界中的表現卻截然不同。電磁力的影響延伸到無限遠的距離，而弱相互作用的影響則侷限於亞核尺度，小於約 10-15 釐米。這種差異與電磁力的載體光子沒有質量這一事實直接相關，而攜帶弱力的 W 和 Z 粒子質量約為質子的 100 倍。”
“是什麼隱藏了弱相互作用和電磁相互作用之間的對稱性？這就是我們希望透過 CERN 大型強子對撞機 (LHC) 的實驗來回答的問題。當 LHC 在 2005 年左右投入使用時，它將使我們能夠研究能量接近 1 TeV 或一萬億 (1012) 電子伏特的夸克之間的碰撞。對 1 TeV 能量尺度的徹底探索將確定電弱對稱性隱藏的機制，並告訴我們是什麼使 W 和 Z 粒子具有質量。”
“最簡單的猜測可以追溯到英國物理學家彼得·希格斯和其他人在 20 世紀 60 年代的理論工作。根據這幅圖景，質量的賦予者是一箇中性的、自旋為零的粒子，我們稱之為希格斯玻色子。在當今版本的電弱理論中，W 和 Z 粒子以及所有基本成分（夸克和輕子）都透過與希格斯玻色子相互作用獲得質量。但希格斯玻色子仍然是假設的；尚未被觀察到。這就是為什麼粒子物理學家經常使用尋找希格斯玻色子作為學習隱藏電弱對稱性並賦予其他粒子質量的媒介的簡寫。”
“如果答案是希格斯玻色子，我們可以充分說明它的特性以指導搜尋。不幸的是，電弱理論無法預測希格斯玻色子的質量，儘管一致性論證要求它的質量小於 1 TeV。已經進行的實驗搜尋告訴我們，希格斯的質量必須大於約 600 億電子伏特 (GeV)，即 0.06 TeV。”
“如果希格斯相對較輕，它可能會很快在 LEP 的電子-正電子湮滅中被看到，與 Z 一起產生。希格斯玻色子會衰變成一個 b 夸克和一個 b 反夸克。幾年後，費米實驗室的 Tevatron 的實驗應該能夠將搜尋擴充套件到更高的質量，在質子和反質子之間的碰撞中尋找希格斯加 W 或希格斯加 Z 粒子。如果希格斯質量超過約 130 GeV，我們最大的希望在於 LHC。更高能量的電子-正電子對撞機，甚至是 μ 子對撞機，也可能發揮重要作用。”
“我們無法預測希格斯玻色子的質量是許多人認為這幅圖景無法講述全部故事的原因之一。我們正在尋找對電弱理論的擴充套件，使其更加連貫和更具預測性。其中有兩個看起來很有希望。它們都意味著我們將在我們剛剛開始在費米實驗室和 CERN 探索的高能量中發現大量新的粒子和新現象。一種方法是電弱理論的推廣，稱為超對稱性，它將新的粒子與所有已知的夸克和輕子以及力粒子聯絡起來。超對稱性需要幾個希格斯玻色子，其中一個可能位於 LEP 開始調查的能量範圍內。在另一種方法中，稱為動態對稱性破壞，希格斯玻色子不是基本粒子，而是一種複合粒子，一旦我們瞭解其組成部分及其相互作用，我們就可以計算其特性。”
“在接下來的 15 年裡，我們應該開始真正瞭解質量的起源。興趣不僅在於加速器實驗的奧秘，還滲透到我們周圍世界的一切：質量決定了力的範圍，並設定了我們在自然界中看到的所有結構的尺度。”
“1993 年，英國科學部長威廉·沃爾德格雷夫挑戰粒子物理學家用一頁紙來解釋希格斯玻色子是什麼以及他們為什麼如此渴望找到它。他在英國科學促進會年會上向五篇獲獎論文的作者頒發了香檳。獲獎論文的範圍從嚴肅到異想天開。它們發表在 1993 年 9 月的英國物理學會月刊《物理世界》上，並且可以在網上查閱。”
有關希格斯粒子的更多資訊，請檢視《大眾科學》電子書《希格斯玻色子：尋找上帝粒子》。