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物體的質量是怎麼來的？其產生機制是什麼？為了回答這樣的重大問題，一代又一代的物理學家付出了大量的努力。
質量和重量的區別
在日常生活中，我們通常會把質量和重量等價起來。但在物理學上，這是兩種概念。物體的重量來來自於重力，在不同表面重力的星球上，同一個物體的重量是不一樣的，例如，物體在月球上的重量只有地球上的六分之一。另外，太空人到了太空中繞著地球做自由落體運動，他們還會處於失重的狀態。在國際單位制度中，重量用「牛頓（N）」來表示。
另一方面，質量是物體的基本屬性，不會因為物體處在不同的引力場中而發生變化。太空人在月球上感覺自己變輕了，並不是因為自身的質量降低了，而是因為所受到的引力作用變小了。在國際單位制度中，質量用「千克（kg）」來表示。
質量的定義：慣性質量和引力質量
物理學中對於質量的定義超過7種，最常被用到的是慣性質量和引力質量。
慣性質量可以通過牛頓第二運動定律（F=ma）得到，物體的慣性質量決定了它的慣性大小，決定著它的加速度被改變的難易程度。通過測量物體所受到的力和對應的加速度，可以算出物體的慣性質量。
引力質量則是源自於引力，通過測量一個物體在引力場中所受的重力（G）以及對應的重力加速度（g），可以算出物體的引力質量（m=G/g）。
牛頓認為，慣性質量和引力質量並非是相同的東西。然而，我們在推導單擺運動的周期公式時，往往會認為慣性質量和引力質量是相等的，直接把它們消掉，由此得到如下的公式：
但如果區分慣性質量（mi）和引力質量（mg），結果會得到如下的單擺運動周期公式：
通過實驗測量可知，物體的單擺周期與質量沒有任何關係，只取決於擺長。從這點來看，慣性質量和引力質量之比是相等的常數，或者說這兩種質量是等價的。隨著實驗精度的提高，這種等價關係被更精確地證實。在物理學上，通過係數調整，可以讓慣性質量和引力質量變得相等。
牛頓認為，慣性質量和引力質量相等只是巧合現象。但愛因斯坦提出了不同觀點，他認為均勻引力場和均勻加速度是不可區分的，這就是等效原理。基於這樣的原理以及廣義相對論性原理，愛因斯坦創立了廣義相對論，認為引力的本質是幾何效應。
量子力學中的質量
物體都是由一系列原子組成，原子又是由質子、中子和電子組成，質子和中子還由夸克組成。從目前的認知來看，電子和夸克都是基本粒子，它們都無法再分割下去。
那麼，這是否意味著物體的質量都是來自於夸克和電子這兩種基本粒子呢？
一個質子的質量約為1.6726×10^-27千克，其中包含了三個夸克——兩個上夸克和一個下夸克。一個上夸克的質量約為4.1009×10^-30 千克，一個下夸克的質量約為8.5584×10^-30千克。兩個上夸克和一個下夸克的總質量為1.6760×10^-29千克，這大約只有質子質量的1%。也就是說，質子的質量並不直接等於組成它的夸克質量總和。
另一方面，一個中子的質量約為1.6749×10^-27千克，其中也包含了三個夸克——一個上夸克和兩個下夸克。根據計算可知，一個上夸克和兩個下夸克的總質量為2.1218×10^-29千克，這大約只有中子質量的1.27%。就像質子那樣，中子的質量也不直接等於組成它的夸克質量總和。
質子和中子的質量究竟是怎麼來的呢？
根據粒子物理標準模型，夸克之間通過強核力結合在一起，這需要通過膠子來傳遞強相互作用。就像光子那樣，膠子不存在靜止質量，但膠子擁有運動質量。這是因為膠子擁有能量，根據狹義相對論的質能方程（E=mc^2），質量和能量在本質上是等價的。另外，運動的夸克也有相對論性質量，但遠小於膠子。
因此，質子和中子的絕大部分質量其實是來自於把夸克束縛在一起的膠子，儘管這種基本粒子不具有靜止質量。在質子和中子的質量中，來自於夸克本身非常少，只有大約1%。
雖然夸克的質量很小，但它們還是有質量的，那麼，夸克本身的質量又是怎麼產生的呢？另外，原子的另一基本組成粒子——電子的質量又是怎麼來的？
質量的起源：希格斯機制
根據希格斯機制，整個宇宙中遍布著一種特殊的量子場——希格斯場。對於夸克、電子這樣的費米子，當它們在希格斯場中運動時，它們產生的費米子場會與希格斯場發生湯川耦合作用，從而使得夸克和電子從希格斯場中獲得質量。
而對於膠子、光子這樣的規範玻色子，它們不會與希格斯場發生耦合而出現自發對稱性破缺，也就不會從希格斯場中獲得質量，所以它們的靜質量為零。正因為如此，這些基本粒子在希格斯場中的運動速度不會下降，而是保持光速。
希格斯機制的證明
如果能夠找到希格斯玻色子，也就能證明希格斯機制，因為這種特殊的基本粒子會在希格斯場的量子激發中產生。夸克、電子等基本粒子會與希格斯玻色子發生碰撞，導致速度降到光速以下，並且獲得了質量。
直到大型強子對撞機（LHC）投入使用之後，尋找希格斯玻色子才變得有可能。因為只有通過極高的粒子碰撞能量才能製造出希格斯玻色子，而且還需要通過極其靈敏的探測器才能捕捉這種極易衰變的基本粒子。
經過多年的努力，在2013年，物理學家正式宣布在LHC中發現了希格斯玻色子的蹤跡，於1964年提出希格斯機制的物理學家彼得·希格斯也在當年榮獲諾貝爾物理學獎。