质量的概念一直是物理学的核心，多年来，它给科学家们提出了一些非常重要且非常麻烦的问题。

首先，为什么粒子有质量？

相反，质量不能被认为是给定的吗？

因此，当一个具有希格斯-玻色子特性的粒子被捕获时，物理学家们欣喜若狂。

这个备受追捧的实体之所以如此重要，是因为它能够解释是什么赋予了粒子质量。

可以说，粒子物理学的标准模型是物理学家迄今为止最成功的尝试，它只用少数几种成分就可以在基本层面上描述宇宙中的可见物质。

标准模型告诉我们物质是由什么组成的（费米子）以及它是如何结合在一起的（玻色子），它假定所有粒子最初都是无质量的，但通过它们与假设的希格斯场的相互作用而充满了质量，希格斯场渗透到宇宙中，这就是希格斯机制的本质。

虽然有些粒子忽略了希格斯场，但其他粒子与之相互作用，这就是它们获得质量的原因，而另一些则保持无质量。

希格斯场如何产生质量

想知道这是怎么发生的？

这是一个快速的类比。

还记得《老友记》中的古生物学会议吗？

是的，在巴巴多斯，罗斯发表了他的主题演讲。

让我们想象一下，我们正在与罗斯和朋友一起参加那个会议。

所以，我们在大厅里，罗斯即将发表演讲。

这个比喻中的大厅代表空间，而聚集在大厅的每个人共同代表希格斯场。

罗斯和乔伊是穿过场的粒子。

罗斯与人群互动（剧照）

会议结束后，当罗斯穿过大厅离开时，古生物学家蜂拥而至，祝贺他的演讲。

让我们假设收集者均匀地坐在大厅的另一边。

当罗斯移动时，他靠近的人与他互动，完成后，回到他们的座位上。

由于古生物学家试图与他交谈，罗斯穿过大厅的行动受到阻碍。

他互动越多，他的通过变得越困难，因此，他变得越大。

然而，对于乔伊来说，情况并非如此。

注意到他如何不像罗斯那样与人群互动吗？

古生物学家不想和他说话，所以他可以在没有任何拦截的情况下穿过大厅，就像胶子或光子不与希格斯场相互作用，因此没有质量。

罗斯和乔伊都以零质量进入大厅，但乔伊没有获得质量，因此保持无质量。

然而，罗斯由于与人群的互动，已经变成了一个巨大的粒子。

粒子根据其与场的相互作用获得或多或少的质量

现在，你可能会问，希格斯玻色子在哪里适合这一切？

这是一个合理的问题。

毕竟，我们一直在谈论希格斯场而没有提到玻色子。

但要回答这个问题，我们需要考虑场而不是粒子，因为不是希格斯玻色子扮演质量赋予剂的角色，而是希格斯场。

希格斯场和希格斯玻色子之间的联系

虽然我们对构成可观测宇宙的理解已经走了很长一段路，因为古人认为这一切都归结为四种元素——空气、水、火和土构成我们宇宙中的一切，我们试图找到最小的不可分割的物质单位，许多人最终的印象是粒子是基本的。

然而，根据现代物理学，事情并非如此。

事实证明，这是基础领域。

当磁铁靠近一块铁时，我们都感受到了磁场的影响。

场是一个对象可以影响另一个对象，而它们之间没有任何物理接触的东西。

例如，一个场可以是磁性的，例如：由地球内部磁场影响指南针所产生的磁场。

也可以是自然界的引力场，例如：将我们拉向地球的磁场。

标准模型中的每个粒子都有一个与之相关的场。

人们所认为的粒子实际上是场的激发，就像海洋中的波浪一样。

与所有其他粒子一样，希格斯玻色子也是由其相关场——希格斯场的激发而产生的。

为了证明这个质量给定的希格斯场的存在，彼得希格斯和他的同事所推导出的理论，要求希格斯玻色子作为在希格斯场中产生的扰动的结果而显现出来。

粒子是穿过宇宙场的微小涟漪

现在让我们回到我们的类比。

我们回到大厅，扬声器和罗斯还没有到。

钱德勒无聊，决定造谣，引起与会者聚在一起讨论；

当谣言在房间里传播时，这会导致群体像波浪一样形成和分散。

这些组是希格斯玻色子。

空虚的空间或真空并不是真正的空虚，而是有着无数与各种场相关的虚粒子在进进出出。

然而，在真空中，这些场的期望值恰好为零，这意味着平均而言，我们可以认为完美的真空是没有粒子的。

只有希格斯场在真空中具有非零期望值，即所有空间都被它填满。

希格斯场的普遍性质，使它能够与基本粒子相互作用并赋予它们质量！

参考资料：

1. CERN 加速科学
2. 美国物理学会
3. 史密森尼杂志
4. 自然