这就是近几年得诺贝尔奖的西格斯啊!
西格斯玻色子,又称上帝粒子。这就是质量之谜的关键粒子!量子力学的真空与一般认知的真空不同。在量子力学里,真空并不是全无一物的空间,虚粒子会持续地随机生成或湮灭于空间的任意位置,这会造成奥妙的量子效应。将这些量子效应纳入考量之后,空间的最低能量态,是在所有能量态之中,能量最低的能量态,又称为基态或“真空态”。最低能量态的空间才是量子力学的真空。描述物理系统的方程所具有的对称性,这最低能量态可能不具有,这现象称为自发对称性破缺。
在标准模型里,为了满足定域规范不变性,规范玻色子的质量必须设定为零;但这不符合实验观察结果──W玻色子与Z玻色子都已经通过做实验检验确实拥有质量。因此,这些玻色子必须倚赖其它种机制或作用来获得质量。
每一个最低能量态位置都不具有旋转对称性。在这无穷多个最低能量态之中,只有一个最低能量态能够被实现,旋转对称性因此被打破,造成自发对称性破缺,因此使规范玻色子获得质量,同时生成一种零质量玻色子,称为戈德斯通玻色子,而希子则是伴随着希格斯场的粒子,是希格斯场的振动。但这戈德斯通玻色子并不符合实际物理。通过选择适当的规范,戈德斯通玻色子会被抵销,只存留带质量希子与带质量规范玻色子。总括而言,利用自发对称性破缺,使得规范玻色子获得质量,这就是希格斯机制。在所有可以赋予规范玻色子质量,而同时又遵守规范理论的可能机制中,这是最简单的机制。
按照希格斯机制,复值希格斯场(两个自由度)与零质量规范玻色子(横场,如同光子一样,具有两个自由度)被变换为带质量标量粒子(希子,一个自由度)与带质量规范玻色子(戈德斯通玻色子变换为一个纵场,加上先前的横场,共有三个自由度),自由度守恒。
费米子也是因为与希格斯场相互作用而获得质量,但它们获得质量的方式不同于W玻色子、Z玻色子的方式。在规范场论里,为了满足定域规范不变性,必须设定费米子的质量为零。通过汤川耦合,费米子也可以因为自发对称性破缺而获得质量。
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