物理绘图板(被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子，究竟是什么东西？)

物理学的最大突破：希格斯玻色子的发现

2012年7月，物理学界迎来了一个历史性的时刻，一个40多年的难题终于得到了解答。当所有的人都欢呼雀跃，相互祝贺时，有一个老人悲从中来，泪流满面。他就是彼得希格斯，他曾经预言了一个新的基本粒子的存在，它是标准物理模型中基本粒子家族的缺失的一员，而现在，他的预言被实验证实了。

希格斯玻色子的发现引起了全世界的关注，因为它被戏称为“上帝粒子”。这个名字到底是从哪里来的呢？

自然的力量

社交媒体告诉我们，一个文化中的想法可以迅速地传播开来，但是误解也会随之而来。如果不清楚背后的原因，就连喜剧也会变成悲剧。难道“上帝粒子”的发现真的证明了上帝的存在吗？

如果你在和物理学家聊天时提到“上帝粒子”这个词，你可能会看到他或她皱着眉头，不屑地摇头。物理学家们对这个词感到很不满，因为它给粒子带来了不必要的神秘感和夸大感。彼得希格斯本人更喜欢把它叫做物理学最渴望的粒子。那么，我们为什么这么想要找到它呢？

标准模型中的基本粒子分为两类：费米子和玻色子。费米子是构成物质的粒子，而玻色子是传递物质之间相互作用的粒子。在20世纪50年代末，科学家们发现，物质和辐射可以同时具有粒子和波的特性。这种现象被称为波粒二象性。

因此，每个粒子都和一个相应的场或粒子所“带来”的扰动相联系。比如，两个磁体之间的吸引和排斥是电磁力，但你可能不知道，这个磁场是由光子传递的，它是电磁波的粒子形式。我们可以通过磁体的运动来感知磁场，但是我们却无法直接观察到传递它的粒子。这是因为力的粒子或玻色子是无形的或虚拟的。

标准模型描述了自然界中四种基本力的三种。按照力的强度，它们可以排列为：强力，它是维持原子核稳定的力，由胶子传递；电磁力，它是最常见的力，由电子传递；弱力，它是导致β衰变和核聚变反应的力，由W和Z粒子传递。

还有一种假设的粒子叫做引力子，它被认为是传递引力的粒子，引力是第四种基本力。但是，每次试图把它和其他三种力结合起来，都会遇到困难。物理学家们一直想要把所有的力都统一在一个理论中，但是他们一直没有成功。

追求对称

物理学家们追求确定性，他们希望能够预测未来，并看到事情变得清晰。标准模型可以让我们描述原子核千分之一大小的粒子的行为，但是它还不够完美。

在这些力中，有一种明显的不对称。电磁力的作用范围是无限的，但是弱力的作用范围是有限的。物理学家们相信，有一种对称性，有一种比四种基本力都更基本的力。他们认为，四种力都是从一个单一的源头分支出来的。因此，所有的力都是同一种力的不同表现，它是大爆炸后产生的第一种力。

虽然引力暂时被忽略，但是我们仍然希望能够达到对称性，或者说把剩下的三种力合并成一个我们称之为大统一力（GUF）的力。然而，这样的对称性只能在极高的能量或大统一能量下才能显现，大统一能量是宇宙大爆炸后存在的一种能量。

为了探测GUF，我们需要一个像太阳系那么大的粒子加速器！所以，物理学家们认为，他们能够做到的最好的事情就是把电磁力和弱力结合成“电弱力”。他们期待，在未来的几年里，能够建造出足够强大的粒子加速器，来探测“电弱力”。

弱力之所以没有像电磁力那样无处不在，是因为弱力粒子和光子不一样，它们很重。它们的质量让它们缓慢移动，所以它们不会四处飞散。在60年代末，史蒂文温伯格成功地把这两种理论融合在一起，创造了电弱理论。他第一次预测了W、Z粒子，并计算了它们的质量。16年后，欧洲原子核研究组织（CERN）成功地探测到它们，并发现它们的质量大约是一个质子的100倍，这和温伯格最初的预测相差无几。