簡單說物理——上帝粒子

如果你是一條魚，你的整個世界都充滿了一種被稱為水的物質，你身處其中，但是你可能並不會感覺到水的存在，直到你離開水面而無法呼吸。同樣，整個宇宙的物質也都處於一個類似於水的場中，這個場被稱為希格斯場，場的粒子被稱為希格斯玻色子，也被稱為上帝粒子。那麼，上帝粒子是如何發揮作用的呢？

經過了整個20世紀接近一個世紀的努力，一代物理學家們一起努力構建了一個被稱為粒子物理學標準模型的理論集合，可以解釋除了引力外，幾乎宇宙中所有粒子和力的規律和現象。該模型由十二個構成物質的基本費米子粒子和四個構成力的玻色子組成，分別對應強力、弱力和電磁力。其中不包括引力，但是與引力相關的問題可以用廣義相對論描述。標準模型加相對論幾乎可以描述我們已知宇宙的一切現象，當然也有例外（如暗物質、暗能量等）。

但是，直到2012年發現希格斯玻色子之前，標準模型一直存在一個巨大的缺陷，按照標準模型的計算，所有粒子應該是無質量的。但實驗表明，除了光子無靜止質量，其他粒子都是有質量的。如果不能解釋質量的起源，整個標準模型都將失效。在20世紀50年代末，物理學家還不知道如何解決這些問題，所有試圖解決這個問題的嘗試只會產生新的理論問題。

1964年，包括彼得·希格斯(Peter Higgs)在內的6名物理學家提出假設，也許粒子本來就是無質量的，但當它們與遍及整個宇宙的能量場相互作用時，它們便獲得了質量。

我們傾向於認為質量是所有事物的內在屬性，但物理學家認為如果沒有希格斯場，質量根本就不存在，也就是說質量只是粒子與場相互作用後的產物，是一種派生的屬性，而不是內稟屬性。從某種意義上說，希格斯場是給粒子提供質量的介質，類似於水的作用，沒有質量，宇宙中的物質就不存在，所以希格斯玻色子是如此重要，以至於它被記者們取了一個聳人聽聞的名字——「上帝粒子」。

希格斯玻色子是自然界的一種基本粒子，而且是一種非常特殊的粒子。希格斯場幾乎在宇宙大爆炸後就出現了，並作用於整個宇宙。如果沒有希格斯場，所有的基本粒子都會以光速運動，而希格斯場賦予了基本粒子質量，從而使它們運動慢了下來，或者可以反過來描述，其實是由於希格斯場減慢了粒子的運動，粒子的動能減少，轉化為了質量。

粒子與希格斯場作用的越大，獲得的質量就越大。比如，夸克、輕子的質量就大一些，而電子由於與希格斯場的作用較弱，質量就小一些。同時，希格斯玻色子自身也會與希格斯場相互作用，從而也獲得了質量，而光子不參與相互作用，因此無靜止質量。

讓我們繼續用水的比喻，某些形狀的魚，如個頭小的、尖鼻子的魚，能夠非常快速地遊動，因為它的阻力小。對應的基本粒子如果運動的很快，其質量就小；而體積大一些，長得臃腫一點的魚，就遊的相對慢一些，對應的在基本粒子裡，運動速度慢，質量也就大一些。