希格斯機制

在標準模型裏 ， 希格斯機制 （ Higgs mechanism ） 是一種生成質量的機制 ， 能夠使基本粒子獲得質量 。 爲什麼費米子 、 W玻色子 、 Z玻色子具有質量 ， 而光子 、 膠子的質量爲零 ？ 希格斯機制可以解釋這問題 。 希格斯機制應用自發對稱性破缺來賦予規範玻色子質量 。 在所有可以賦予規範玻色子質量 ， 而同時又遵守規範理論的可能機制中 ， 這是最簡單的機制 。 根據希格斯機制 ， 希格斯場遍佈於宇宙 ， 有些基本粒子因爲與希格斯場之間交互作用而獲得質量 。 更仔細地解釋 ， 在規範場論裏 ， 爲了滿足局域規範不變性 ， 必須設定規範玻色子的質量爲零 。 由於希格斯場的真空期望值不等於零 ， 希格斯場在最低能量態的平均值 ， 就是 「 希格斯場的真空期望值 」 。 費曼微積分 （ Feymann calculus ） 用來計算的是希格斯場在最低能量態的振動 ， 即希格斯玻色子 。 造成自發對稱性破缺 ， 因此規範玻色子會獲得質量 ， 同時生成一種零質量玻色子 ， 稱爲戈德斯通玻色子 ， 而希格斯玻色子則是伴隨著希格斯場的粒子 ， 是希格斯場的振動 。 通過選擇適當的規範 ， 戈德斯通玻色子會被抵銷 ， 只存留帶質量希格斯玻色子與帶質量規範向量場 。 費米子也是因爲與希格斯場相互作用而獲得質量 ， 但它們獲得質量的方式不同於W玻色子 、 Z玻色子的方式 。 在規範場論裏 ， 爲了滿足局域規範不變性 ， 必須設定費米子的質量爲零 。 通過湯川耦合 ， 費米子也可以因爲自發對稱性破缺而獲得質量 。 本條目的數學表述內容需要讀者瞭解一些量子場論的知識 。 所有方程式都遵守愛因斯坦求合約定 。 按照粒子物理學慣例 ， 採用CGS單位制爲物理量的單位 ， 並且設定光速與約化普朗克常數的數值爲 。