宇宙是什么

21. 希格斯玻色子：基本粒子的质量之源

  随着小林-益川理论被实验证实，基本粒子物理学“标准模型”的完成目标便确立了。可以说，我们已经基本上破解了电磁力、强力和弱力的谜题。

  不过，在“力的统一”上，仍然存在未解之谜。虽然统一电磁力和弱力的理论已经确认，我们也知道提高能量后两者的值会接近，但是这两个力，作为同一种力来看的话，它们的作用距离还是相差太远。电磁力的作用距离是无穷的，而弱力的作用距离仅为原子核直径的千分之一。这其实也是“对称性破缺”所致，若能解开这个谜题，标准模型就能完成了。

  完成标准模型的那一天应该不远了。因为我们知道，有了理论上的预言，只要去发现些什么就可以了。

  弱力的作用距离近，是因为传递该力的弱玻色子“非常重”。传递电磁力的光子则没有质量，因此电磁力的作用距离是无穷的。如果弱力与电磁力原本是同一种力，那么为什么传递弱力的弱玻色子会变重呢？

  在这个谜题的解答上，前文提到的希格斯玻色子被寄予厚望。我个人将这种粒子称为“暗场”，之所以给它起名字，是因为给未知的东西起名之后，会比较容易理解它是什么。比如给一只误入家中的猫起个名字，尽管我们对这只猫一无所知，但给它取了名字后，我们就会感觉它像自己家养的猫一样。

  虽然不知道希格斯玻色子是猫还是狗，但该粒子所起的作用已经非常明确。传递弱力的弱玻色子即使向远处飞行，也会与宇宙中弥漫的“某种物质”相撞，进而被阻断去路。这个“某种物质”不带电，所以传递电磁力的光子不会与其反应，从而顺畅通过。因此，光子可以在任意方向上无限传播，而传递弱力的弱玻色子却只能止步于家门。这个“某种物质”就是希格斯玻色子。

  与希格斯玻色子碰撞的粒子，并非仅有传递弱力的弱玻色子。例如，电子也被认为是通过与希格斯玻色子相撞而获得了质量。基本粒子与希格斯玻色子撞击时的能量，会转化为基本粒子的质量，这是希格斯玻色子非常重要的性质。如果没有希格斯玻色子，那我们就会遇到大麻烦。电子会因失去质量而以光速运动，原子会因此而解体。在希格斯玻色子消失10^-9秒后，我们的身体就会爆炸。