本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
如果您讀過關於希格斯玻色子的任何內容，您可能知道這種粒子之所以特殊，是因為它可以解釋基本粒子如何獲得質量。具體來說，玻色子的證據證明了一種無處不在的希格斯場的存在——這種場會減慢粒子的速度並使其變重。
但是，有時這種解釋中會悄然出現一種誤解。希格斯場並沒有解釋所有質量的起源。“多年來，許多不明情況的物理學家一直在這樣說，”費米國家加速器實驗室的理論物理學家克里斯·奎格說。
奎格說：“實際上，我們已經瞭解了質子中大部分質量的來源[例如]一段時間了。” 大部分質量——包括您自己的質量——來自強力，一種將原子核束縛在一起的自然力。
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如果您擔心自己被矇蔽而慶祝一種影響微乎其微的粒子，請不要害怕。“實際上，這比那令人興奮得多，當您聽到完整的故事、對稱性和定律時，會更驚歎於它的運作，”哥倫比亞大學物理學家蒂姆·安登說。這裡涉及一個更復雜的問題，一個對自然力的運作方式具有更宏大意義的問題。希格斯質量賦予機制是解釋一個名為“自發性電弱對稱破缺”的謎團的關鍵。在您感到眼花繚亂之前，讓我們稍微分解一下這個詞彙。
當您想到對稱性時，您可能會想到美麗的臉龐、古典建築和藝術101課程中的繪畫。物理學家從同一性的角度思考對稱性。例如，因為我們可以在兩個不同的地方進行實驗並獲得相同的結果，所以我們知道宇宙在空間上是對稱的。物理定律也不會隨時間而改變，這意味著宇宙在時間上也是對稱的。這些對稱性與宇宙定律密不可分，例如動量和能量守恆。如果您發現一種對稱性，那麼必然存在一個伴隨它的守恆定律——反之亦然。
“自發性”在這種情況下意味著一定程度的隨機性——沒有任何東西是預先確定的。想象一下去參加晚宴，坐在圓桌旁，才意識到沒有人確定他們應該拿左邊的麵包卷還是右邊的麵包卷。在某個時刻，有人會隨意抓起一個麵包卷——打破餐位擺放的對稱性。
電弱指的是兩種自然力：電磁力（統一了電和磁）和弱力（支配放射性衰變）。為什麼這兩種力會被結合在一起？物理學家長期以來一直試圖統一自然力，既因為單一的描述更簡單優雅，也因為在非常高的能量下，這些力似乎會變成一種單一的力。
在 20 世紀 60 年代，許多物理學家致力於將電磁力和弱力調和成一個統一的理論。特別是三位物理學家——謝爾頓·李·格拉肖、阿卜杜斯·薩拉姆和史蒂文·溫伯格——開發了一種名為“電弱理論”的東西，該理論巧妙地擴充套件了我們對電磁學的理解，使其包含了弱力。
然而，理論家們遇到了障礙。為了結合這些力，他們需要為弱力引入一組力載體粒子，以補充光子——攜帶電磁力的無質量粒子。為了使電磁力和弱力統一，它們的力載體必須是對稱的。因此，它們都不應該有任何質量。
但事實證明，弱力載體粒子（W 和 Z 玻色子）確實有質量。事實上，它們非常重。希格斯機制（除了彼得·希格斯之外，還有幾位理論家提出和發展了該機制）提供瞭解決方案。它表明，當希格斯場與 W 和 Z 玻色子相互作用時，希格斯場會自發地打破本應使 W 和 Z 玻色子保持無質量狀態的對稱性。它掩蓋了它們真正的無質量本質。因此，尋找希格斯玻色子是更大規模的統一自然力探索的一部分，其影響波及到支配宇宙的定律。
還有另一個關心希格斯玻色子的理由。奎格廣泛撰寫了關於沒有希格斯玻色子的宇宙的後果。他指出，當薩拉姆和溫伯格研究希格斯機制如何幫助統一電磁力和弱力時，他們意識到，除了賦予重力載體粒子質量外，希格斯玻色子還可能賦予其他基本粒子質量。* 因此，電子的質量將歸功於希格斯場。如果沒有這種質量，電子就不會與原子核結合形成原子。“那將意味著沒有價鍵，因此大部分化學，基本上是全部，都將消失，”奎格說。“因此，沒有固體結構，也沒有生命的模板。”
*更正（2012 年 11 月 30 日）：此帖子在釋出後經過編輯，從這句話中刪除了謝爾頓·格拉肖。格拉肖參與了電弱理論的建立，但將電弱對稱破缺與希格斯機制相結合的是薩拉姆和溫伯格。