希格斯機制

希格斯機制

希格斯機制是蘇格蘭物理學家彼得·希格斯和其他理論物理學家同時發現的一種物理機制。

簡介

希格斯機制(<noinclude>)是蘇格蘭物理學家彼得·希格斯和其他理論物理學家同時發現的一種物理機制。

在規範場理論中,規範粒子的質量是為對稱性所不允許的。這是楊-米爾斯理論的嚴重缺陷。隨著對對稱性破缺的深入研究,特別是南部-戈德斯通定理的發現,物理學家們發現在規範理論中零質量的南部-戈德斯通粒子能為零質量的矢量規範粒子提供縱向分量,從而賦予它們以質量。

希格斯機制復標量場之-結構模型圖希格斯機制復標量場之-結構模型圖

粒子物理的標準模型引進了一個兩分量的復標量場,即希格斯場,它共有四個自由度。在弱電<math>SU(2)\times U(1)</math>對稱群被希格斯場的勢能所自發破壞後,希格斯場中的三個自由度被<math>SU(2)</math>的規範粒子所吸收而成為它們的縱向分量。這些規範粒子就是<math>W^\pm</math>和<math>Z^0</math>玻色子(確切地說,<math>Z^0</math>是<math>SU(2)</math>和<math>U(1)</math>規範粒子的一個線性組合,它的正交組合是光子)。希格斯場的剩餘自由度被稱為希格斯玻色子。它還沒有被高能實驗所證實。

希格斯機制與電弱統一理論中之W+, W-, Z0弱玻色子-結構模型場圖希格斯機制與電弱統一理論中之W+, W-, Z0弱玻色子-結構模型場圖

希格斯場獨立於希格斯機制,是標準模型中的一個方便假設。它並不是理論所必需的組成部分。在動力學對稱破缺模型如工作色模型(<noinclude>)中,希格斯場為凝聚的費米子對(類似超導理論中的庫柏對)所取代。只有在超對稱標準模型中希格斯場才是真正基本的角色。

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