为什么两个希格斯玻色子之间的质量会不相同？

希格斯玻色子是什么?~

希格斯玻色子的发现意味着什么？

如果把物质分割得越来越小，最终，你会得到构成物质的分子或者原子。但这些东西还能进一步分解成电子和原子核。而原子核又可以继续被分割成构成它们的质子和中子。它们的内部则是夸克。


到了这一步，你就已经抵达了标准模型（我们当前的粒子物理学理论）之中，我们视为是基本的那一层面。不管你一开始分割的是什么物质，到了这个地步，你都会得到一大堆夸克和一大堆电子之类的粒子。夸克事实上还可以分成6种：构成质子和中子的是较轻的上夸克和下夸克，另外还有较重的奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。电子则属于另外6种粒子构成的另一个家族，即轻子：包括电子的两种质量更重的“表亲”——μ子和τ子，以及与它们一一对应的3种几乎没有质量的中微子。所有这12种物质粒子，被统称为“费米子”，都各自拥有一种与它们完全相同、只是电荷相反的反物质粒子。就是这样了。物质不可能再分割到比这些基本粒子更小了。


破缺的对称在标准模型之中，构成物质的费米子通过作用力发生相互作用，而作用力是由另一大类被称为“玻色子”的粒子传递的。以电磁力为例，是它使得原子能够形成，驱动电流在我们的电器中奔腾，而传递电磁力的玻色子则是光子。光子与物质的相互作用取决于电荷的多寡：电子（携带1个负电荷）感受到的电磁力，就要强于夸克（携带-⅓或者+⅔个电荷）。不带电荷的中微子，根本感受不到电磁力。





如此简洁的基本粒子组合，与实验事实完美吻合，但其中隐藏着一个令人费解的难题。所有这些物质粒子都有一个属性，被称为“质量”——这是一种抗拒被移来移去的属性。不同粒子的质量各不相同，从质量最轻的电子中微子到质量最重的顶夸克，跨越超过11个数量级之多。这些质量来自何方，为什么又如此千差万别呢？





夸克还拥有各自的“色荷”，被称为胶子的粒子依据色荷产生强核力。这种力要比电磁力强得多，但奇怪的是，胶子本身也携带色荷，因而会彼此粘黏在一起。于是，我们从未见到过夸克和胶子以游离态的形式自由自在地漫游，只能在质子和中子之类的粒子内部才能看到它们——强核力的作用范围也不会超出亚原子尺度的范畴。









至于标准模型中的第三种作用力，弱核力的强度相当弱，但如果没有它，驱动太阳和其他恒星的放射性衰变就不会发生。这种力之所以微弱，大约是因为携带这种力的粒子——W玻色子和Z玻色子——质量几乎是质子的100倍。创造出这样的粒子需要大量能量。

2012年7月，通过对型强子对撞机的研究，科学家们宣布了他们的研究成果，他们终于解决了困扰他们40多年的问题，即：发现了希格斯玻色子，它是一种粒子。人们对希格斯玻色子的发现感到特别震惊，甚至有人把它称为“上帝的粒子”。为什么这个发现是如此的重要呢？

让我们从“简单”开始吧

自从有了量子物理学，使我们物理视野变得更加宽广。也就是说，除了我们通常知道的如质子、电子和中子之外，宇宙中还充满了量子场和新生及消失的基本粒子。注意，粒子物理学是研究所有亚原子粒子和它们相互作用的科学。

由于亚原子粒子太小了，所以难以被观察到，唯一的方法就是把粒子加速到接近光速的速度，然后进行相互碰撞，通过碰撞可以产生奇异的粒子。对此，物理学家认为，这些碰撞有点像宇宙在大爆炸之后立即形成的条件。科学家之所以要这样做，是为了建立“万有理论”的模型，它是描述粒子与力的相互作用。在这里，需知道自然界的基本力量：

1.强相互作用力，负责强子中夸克之间的强相互作用和原子核中质子和中子之间的吸引力；

2.弱相互作用力，负责放射性衰变和中微子相互作用的弱相互作用；

3.电磁相互作用力，负责原子的形成及其性质；

4.引力相互作用，负责物质间的相互吸引。

然后希格斯玻色子就开始发挥作用了。一般看来，所有相互作用的粒子不应该具有质量。然而，事实证明，携带弱相互作用的粒子具有质量。为什么呢？

希格斯玻色子可以帮助我们解释这些粒子是如何获得它们的质量的。20世纪60年代，物理学家彼得·希格斯提出了一个理论，在宇宙逐渐冷却的过程中，携带电磁或弱相互作用粒子的粒子会受到不同的影响，并解释了粒子是如何获得不同质量的。他的假设是，粒子（如质子、中子和夸克）是通过与一抽象的电磁场（即希格斯场）的相互作用而获得质量的。有些粒子能够在不增加质量的前提下通过这个场，而另一些粒子则会“卡”在其中，并累积起来。

2012年，当科学家宣布他们发现希格斯玻色子时，他们就说，他们观测到一个新的玻色子，重达125.3 GeV+/-0.6。这意味着在125GeV质量范围内，希格斯玻色子被证实具有99.99997%的精确度。然而，这是非常罕见的。

在宣布这一发现几个月后，物理学家又报告了一个意想不到的发现。他们在欧洲核子研究中心观测到的玻色子似乎以两种不同的方式在瓦解。在一个场景中，一个重达126.6 GeV的粒子被分裂成两个光子。在另一个场景中，一个重123.5GeV的粒子被分解成四个轻子。于是有些人认为，这是两种不同的希格斯粒子，而其他人则认为，这是统计上的巧合，因为粒子之间的差异太小了。

真空不稳定

那么，为什么粒子的质量很重要呢？实验表明，宇宙的真空本质上是不稳定的，它存在于一个恒定的“亚稳态”状态中。

尽管如此，希格斯玻色子的发现为新的研究和对现实的理解奠定了基础。科学家们还希望这一发现对“对称”以及“超对称”理论的发展起到指引作用，从而去扩大标准模型，并弥补标准模型中存在的漏洞。反过来，这将有助于我们弄清暗物质到底是什么。

是为了建立“万有理论”的模型，它是描述粒子与力的相互作用。在这里，需知道自然界的基本力量。

人们对希格斯玻色子的发现感到特别震惊，甚至有人把它称为“上帝的粒子”。

量子不确定性现在可以令人信服地扩展到不稳定的基本粒子的剩余能量。在量子宇宙中，即使是质量本身这样的基本性质也不可能一成不变。

强相互作用力，负责强子中夸克之间的强相互作用可能会相同

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府谷县17785593505： 希格斯玻色子的质量从何而来 - ？
连寇清心： 希格斯玻色子不但有质量,而且是粒子物理标准模型中质量最大的.它是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量.

府谷县17785593505： 希格斯玻色子的质量从何而来现在都在说希格斯玻色子是质量之源,那么它是不是粒子,它不可能没有质量吧? - ？
连寇清心：[答案] 希格斯玻色子不但有质量,而且是粒子物理标准模型中质量最大的.它是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量.

府谷县17785593505： “物质一定具有质量”这句话对吗?说明一下理由. - ？
连寇清心： 在量子物理学中,一般认为光子、胶子和刚刚发现的希格斯玻色子,质量为零.别问我为什么,俺不是学量子物理的.只是从媒体介绍无质量粒子时知道这个现象.所以说“物质一定具有质量”是可以商量的,似乎不太正确呢.

府谷县17785593505： 为什么希格斯玻色子的质量会大于质子的质量? - ？
连寇清心： 说Higgs机制描述了质量起源,并不是说Higgs粒子是质量之源,而它更不是构成物质的单元.你的理解有误,不要想当然. 正确的说法是,物质场由于对称性自发破缺而获得质量,这称为higgs机制.higgs粒子是破缺之后没有被规范场吃掉而剩下的goldstone粒子. 当然,第二段话你可以略去.

府谷县17785593505： 弦理论为什么不能解释希格斯机制. - ？
连寇清心： 为什么某些基本粒子带有质量,而某些基本粒子的质量为零?根据希格斯机制,基本粒子是因为与遍布于宇宙的希格斯场耦合而获得质量.希格斯玻色子是希格斯场的振动,是希格斯场存在的明确证据,就好像从观察海面的波浪可以推论出大海...

府谷县17785593505： 在大型强子对撞中,根本没有强子对撞 - ？
连寇清心： 大型强子对撞机(Large Hadron Collider)确实很庞大,它的周长有17英里(约27.3千米),是这个星球上最大的对撞机.但是它名字后部分有一定的误导性.这是因为在LHC中对撞的只是强子内部很小的部分,而不是强子本身.强子是由夸...

府谷县17785593505： 希格斯机制是如何赋予基本粒子质量的 - ？
连寇清心： 现在来说是唯一途径.如果不能解决,那就是希格斯玻璃色子是和反物质一样存在与4维以上的空间,我们无法捕捉,即使希格斯玻色子真的存在,对霍金等理论物理学家来说,标准模型也并不令人满意.例如,它并不能解释引力的存在(这也是量子力学的命伤),也不能解释“暗物质”,后者的作用是防止我们银河系这样的螺旋状星系崩溃.如果用望远镜观测宇宙,大多数宇宙中的物质是看不到的,但是我们可以通过引力作用感知它们的存在.

府谷县17785593505： 为什么希格斯玻色子会构成质量和重力 - ？
连寇清心： higgs粒子不是产生重力什么的,这个说法是不科学地, higgs粒子是引起对称性自发破缺,使得原来在对称性下没有质量的粒子获得质量. 不考虑超对称的话,主要是电弱规范对称性的破缺

府谷县17785593505： 根据希格斯的理论,希格斯玻色子寿命很短暂,只有亿分之一秒,那为什么还会有使物质产生质量的希格斯玻场 - ？
连寇清心： 单个希格斯玻色子寿命故然很短,但不断会有新的产生,正如人的寿命很短,但人类的寿命很长.

府谷县17785593505： 引力子属于什么基本粒子?希格斯玻色子是怎么产生质量? - ？
连寇清心： 引力子属于玻色子 粒子在希格斯场中交换希格斯玻色子获得质量