希格斯场01 上帝粒子01 根据粒子物理的标准模型，光子是所有电场和磁场的产生原因，而它们本身的存在，则是满足物

上帝粒子

 

以規範塲理論描述弱作用力卻遇到一個大難題。若要滿足規範對稱，規範塲是

 

?

可以有質量的。這對於電磁及强力沒有問題，因對應的規範塲便是光子及膠子，

 

二者的確都沒有靜止質量。不過，弱作用力的規範塲

 

(W±和Z)卻有很大的質量。

而事實上夸克和輕子的質量亦不知從何而來。為了解決這些問題，物理學家引入

 

希格斯塲

 

(Higgs field)，它是真空的一部份，而各種本來沒有靜止質量的基本粒

子與這個塲的相互作用令它們得到有效質量

 

(effective mass)。這情況有如電子在

晶格內可以有很大的有效質量類似。常用的一個類比，是想像在一個酒會有一位

 

天王巨星(基本粒子)出現，吸引一大羣人(希格斯塲)圍着，這位明星走動時帶動

 

整羣人，慣性質量便變得很大了。

希格斯理論建基於規範塲的自發對稱破壞

 

 

 

10 (Spontaneous Symmetry Breaking)，

即指物理系统的最低能量態，不保存相互作用的所有對稱性。常用的類比是一圍

酒席上的杯子排列。每座位的左右均有相同的杯子，左右對稱。但第一位賓客選

擇了左或右的杯子，這個對稱便被破壞了。系统出現兩個「最低能量態」–整桌

的客人用左方的或右方的杯子。另一例子是鐵磁系统

 

(ferromagnet)，磁矩之間的

相互作用沒有特定方向性，但最低能量態是磁矩的方向一致(圖三

 

)，破壞了方向

輕子

leptons

夸克

quarks

u c t

d s b

e

 

μ τ

ν

 

e νμ ντ

電

子

中

微

子

 

反輕子

anti-leptons

反夸克

antiquarks

e

 

μ τ

ν

 

e νμ ντ

u c t

d s b

圖一粒子物理學的標準模型中的基本粒子。

圖

 

二 規範塲理論基本精神類比。假設物理系统都有圓對稱，但單

獨的電子並

 

?滿足此對稱，需有光子（電磁塲）補足。

的球對稱。對稱的破壞是自發的，而不是外在的其他力塲所引起。注意所謂對稱

破壞，並

 

?是說沒有對稱，事實上相互作用仍是遵從對稱性的。這對於規範對稱

尤其重要，相互作用仍由規範對稱所衍生出來，但物理態自發破壞規範對稱，這

便容許規範塲得到質量