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标准模型明确指出,希子的存在很难证实。与其它粒子相比较,制造希子需要极大的碰撞能量,必须建造超级粒子加速器来提供这样大的能量,而且,每一次碰撞制造出其它粒子的可能性比制造出希子的可能性大很多,即使希子被制成,它也会非常迅速地衰变成别的粒子(平均寿命为1.56×10-22s),因此难以被检测到,只能倚靠辨认与分析衰变产物,才可推断出它们大概是源自于希子,而不是源自于其它粒子。此外,很多其它种衰变过程也会显示出类似的迹象,这使得寻找希子有如大海捞针。只有依靠先进的超级粒子加速器与精准的探测器,物理学者才可观测数之不尽的粒子碰撞事件,将获得的纪录数据加以分析,寻找出希子的蛛丝马迹,然后再进一步分析,计算希子存在的可能性,确定所得到的结果绝对不是来自偶发事件。
再华丽、再精致的理论,也需要通过实验加以证实,才会被正式接受,否则只能视为高谈大论。物理学者很希望能够证实希子是否存在。但是,早先从实验得到的数据只能让他们判别希子是否可能存在于某个质量值域。为了弥补这不足,欧洲核子研究组织在瑞士建成了大型强子对撞机(LHC)。它是全世界最先进的粒子加速器。它的主要研究目标之一就是证实希子是否存在。
2013年,LHC的物理学者已确定发现希子,这发现强烈支持某种希格斯场弥漫于空间。当今,LHC仍旧在如火如荼地搜集数据,试图明白希格斯场的性质。
希格斯势与希格斯场 的关系形状好似一顶墨西哥帽。帽顶为希格斯势的局域最大值,其希格斯场为零( );帽子谷底的任意位置为希格斯势的最小值,其希格斯场不为零( )。对于绕着帽子中心轴 的旋转,帽顶的位置不变,而帽子谷底的任意位置会改变,因此帽顶具有旋转对称性,而帽子谷底的任意位置不具有旋转对称性。主条目:希格斯机制
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。
希子性质:稍微复杂一点,但更实际一点,在最小标准模型(ial standard odel)里,希格斯场是复值二重态,是由两个复值标量场,或四个实值标量场组成,其中,两个带有电荷,两个是中性。在这模型里,还有四个零质量规范玻色子,都是横场,如同光子一样,具有两个自由度。总合起来,一共有十二个自由度。自发对称性破缺之后,一共有三个规范玻色子会获得质量、同时各自添加一个纵场,总共有九个自由度,另外还有一个具有两个自由度的零质量规范玻色子,剩下的一个自由度是带质量的希子。三个带质量规范玻色子分别是W、W和Z玻色子。零质量规范玻色子是光子。由于希格斯场是标量场(不会因洛伦兹变换而改变),希子不具有自旋。希子不带电荷,是自己的反粒子,具有CP-偶性。
标准模型并没有预测希子的质量。假若质量在115和180 GeV之间,则能量尺度直到普朗克尺度(10GeV)上限,标准模型都有效。基于标准模型的一些不令人满意的性质,许多理论学者认为后标准模型的新物理会出现于TeV能量尺度。希子(或其他的电弱对称性破缺机制)能够具有的质量的尺度上限是1.4 TeV;超过此上限,标准模型变得不相容,因为对于某些散射过程违反了幺正性。现今,学术界有超过一百种不同关于希格斯质量的理论预测。