希格斯机制

希格斯效应

1968年，PRL对称性破坏论文的作者首次将希格斯效应理论化。1964年，三个小组撰写了科学论文，提出了相关但不同的方法来解释质量如何在局域规理论中产生。

2013年，希格斯玻色子，以及隐含的希格斯效应，在大型强子对撞机上被初步证明（而希格斯玻色子是在2012年7月4日被发现的）。该效应被看作是找到了标准模型中缺失的一块。

根据计量理论（标准模型的基础理论），所有载力粒子都应该是无质量的。然而，调解弱力的力-粒子却有质量。这是由于希格斯效应，它打破了SU(2)对称性；（SU代表特殊单元论，是矩阵的一种，2指的是所涉及的矩阵的大小）。

系统的对称性是指对系统进行的操作，如旋转或位移，使系统基本不变。对称性还提供了一个规则，即除非受到外力的作用，否则某物应如何始终发挥作用。一个例子是魔方。如果我们把一个魔方，通过做任何我们想做的动作来扰乱它，它仍然有可能解决它。由于我们所做的每一步棋都能使魔方得到解决，所以我们可以说这些棋是魔方的"对称性"。它们共同构成了我们所说的魔方对称组。做任何一个动作都不会改变谜题，总是让谜题可解。但是，我们可以通过做一些事情来打破这种对称性，比如把魔方拆开，然后以一种完全错误的方式把它重新组合起来。无论我们现在尝试什么动作，都不可能解决这个立方体。把立方体拆开，用错误的方式重新拼起来，就是"外力"。如果没有这个外力，我们对魔方所做的一切都无法解决它。魔方的对称性在于，只要我们不拆开魔方，无论我们做什么动作，它都能保持可解。

希格斯玻色子的产生

SU(2)对称性被打破的方式称为"自发对称性打破"。自发的意思是随机的或意外的，对称性是指规则被改变，而打破指的是对称性不再相同的事实。自发打破SU(2)对称性的结果可以是希格斯玻色子。

希格斯效应的原因

希格斯效应的发生是因为自然界"倾向于"最低能量状态。希格斯效应之所以会发生，是因为靠近希格斯场的规管玻色子会想处于其最低能量状态，而这至少会打破一种对称性。

为了证明给一个可能的无质量粒子以质量，科学家被迫做了一些不寻常的事情。他们假设真空（空旷的空间）其实是有能量的，这样一来，如果一个我们认为是无质量的粒子进入其中，真空中的能量就会转移到这个粒子中，使其具有质量。一个叫杰弗里-戈德斯通的数学家证明了，如果你违反了一个对称性，（比如，与魔方的对称性就是如果你规定魔方的角必须总是旋转0或3次才可解（它是有效的）），就会发生反应。在魔方的情况下，如果违反了这个规定，魔方将变得不可解。在希格斯场的情况下，以杰弗里-戈德斯通（以及与他一起工作的另一位科学家南部洋一郎）命名的东西会产生，即南部-戈德斯通玻色子。这是真空的一种受激或高能形式，可以用图谱揭示出上图所示。这是由彼得-希格斯首先解释的。