希格斯场是一个非常重要的话题，它甚至值得研究整个实验系统，即大型强子对撞机（旨在研究它）。 这个神秘的场平均非零，它覆盖整个宇宙，就好像是一种看不见的液体一样，并影响着已知基本粒子的质量。 但是，如果平均值为零怎么办？ 我们的世界会是什么样？
这对我们来说将是
致命的-里面没有原子-但从某种意义上讲，它将更加简单和组织得更好。 让我们看看如何。
图 2拍张照片。 2来自
有关已知粒子的
文章 （应在本文之前阅读）。 它描绘了标准模型中众所周知的自然基本粒子和希格斯粒子。 线表示哪些粒子相互影响。 您可以看到自然界的四个已知相互作用中的三个（为清楚起见，不包括重力）：强相互作用（以胶子为载体），电磁（载体-光子），弱相互作用（载体-W和Z）。 可以看出，中微子，带电荷的轻子和夸克不会直接相互作用，它们仅受相互作用载体的影响。 最后，绿色区域表示的希格斯场（在我们的宇宙中非零）会影响所有已知的块状基本粒子，并且实际上是导致质量存在的原因。
图 3与无花果比较。 图3描绘了希格斯场为零时将存在的粒子世界。 仔细观察，您会发现许多差异！
•在我们的世界中，存在非零的希格斯场而不是电磁相互作用和弱相互作用，而在具有零场的世界中，这些力将被重新分配和扭曲。 转换后的力量称为过充和同位旋（出于历史原因；名称没有意义）。
•在此重排期间，相互作用的载体颗粒也会改变。 出现3个粒子W和一个X，Z
0和光子消失。 并且粒子W和X现在是无质量的。
•从另一个意义上讲，交互载体变得更加容易。 光子直接影响粒子W
+和W-。 如图所示。 2，它们通过紫色线连接的地方。 但是X的粒子不会影响W的粒子的直接方向。胶子会像以前一样影响自身（红色曲线； W也会影响自身； X不会影响任何相互作用载体）。
•对于每个物质粒子（中微子除外），现在有两个名称相同的粒子。 但是他们不同-就像
阿诺德·帕尔默和阿诺德·施瓦辛格一样。 物理学家们为它们想出了几种命名系统，但是任何名字的夸克都具有相同的“风味”，因此我通过向右或向左旋转字母来标记它们之间的区别。 我们可以称它们为左上和右上。
•所有剩余的粒子成对出现，每一代成对出现，并受同位旋相互作用的影响。 电子对应于中微子-e（电子中微子），上夸克-下夸克等
•右侧的粒子是单独的，每一代都一个，而异旋蛋白不会影响它们。
•中微子只剩下。
•在图中。 2我注意到中微子1，中微子2和中微子3，但在图2中。 3我使用电子中微子，介子中子和tau中微子这两个名字。 如果您对本主题不感兴趣，则可以忽略此细微之处。 否则，您可以阅读有关中微子类型及其振荡的文章。
•所描绘的所有粒子将是无质量的-希格斯粒子除外，后者将多达四个！ （这是最低要求-在标准模型中，使用的是希格斯字段的最简单版本，其中有四个，但是从原则上讲，一切都可能更复杂）。
非零的希格斯场如何影响这个更简单，更好地组织（但不适合生活）的世界，并将其变成我们的复杂世界？ 问题是希格斯场如何与同位旋和高电荷相互作用的载体以及物质粒子相互作用。 例如，这如何与上夸克一起工作。 参见图4和5。左上夸克和右上夸克通过强相互作用和希格斯粒子相互相互作用，但不与其他物质粒子相互作用。 特别是，如果左上夸克遇到希格斯粒子，则很可能会变成右上角。 一旦希格斯场变为非零，这种相互作用将导致以下事实：两个版本的无质量上夸克变成一个巨大的上夸克，同时具有很大的质量。
图 4不应将左上角与右上角的连接与通过电磁力连接在一起并形成氢原子的两个粒子结合成复合物体（如质子和电子）的混淆相混淆。 这是另一种组合形式，其中将两个基本粒子混合为一个基本粒子。
图 5如何运作？ 在图。 图5示出了该图。 当希格斯场为零时，左上方的粒子以及右上方的粒子将以光速移动。 但是，当该字段不等于零时，其存在以及与左上和右上粒子相互作用的事实将导致左上粒子变成右上粒子，反之亦然。 这种情况多久发生一次？ 大约每秒100万亿亿美元（100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000）。 这种转换过程使得不可能将左上部粒子和右上部粒子视为单独的实体，因为它们是密不可分的。 如果您有一个，很快就会出现另一个。 您不会同时拥有两者，为什么上夸克仍是基本粒子而不是复合粒子。 两个粒子的这种混合在一起可以称为上夸克。 而且，非零的希格斯场的存在使其在左上状态和右上状态之间跳转，也为该结构提供了内部能量，即使在静止时也可以使用。 该能量与质量能是无法区分的（E = mc
2 ）； 在实验中，她的行为完全相同。 换句话说，我们所说的上夸克质量的能量实际上是希格斯场在非零场内时由它接收的能量。 拿走希格斯场，使其为零，上夸克将返回到两个单独的无质量粒子的状态，即左上和右上。
相同的现象使电子具有质量，但是左右电子与希格斯场的相互作用非常弱，因此，在存在非零希格斯场的情况下，电子具有质量，但是相对较小。 左右电子之间的转换频率是左上夸克与右上夸克之间的转换频率的0.000003，因此（应用了一些数学方法），我们得出电子质量为上夸克质量的0.000003。
图 6所有其他夸克和带电荷的轻子都以类似的方式接收其质量。 左右对象与希格斯的相互作用越强，希格斯场为非零的混合对象的质量越大。
互动载体呢？ 希格斯不会影响胶子，但会混合同位旋和高电荷，由W
3和X的混合物产生光子，由W
3和X的另一种混合物产生Z
0 ，以及被称为A
0的希格斯粒子，以及由W
1的混合物产生W
+和W。 ，W
2 ，H
+和H-。 这个过程称为希格斯（Higgs）机制，使W
+ ，W-和Z
0变大，而使光子失去质量。
是的，这就是为什么具有非零希格斯场的世界仍然具有一个希格斯粒子（h），而具有零场的世界却具有4个粒子-H
+ ，H-，A
0和H
0的原因 。 正如左上夸克和右上夸克混合形成一个大块上夸克一样，三个额外的希格斯粒子与三个无质量粒子W和X的混合物混合，形成大块Z
0 ，W
+和W-！
图 7长距离的，具有质量的载体的相互作用是无效的，因此核力量在我们看来是如此微弱。 如果希格斯场为零，则同位旋和高电荷将同样强。 取而代之的是，在我们的世界中，以无质量的光子为载体的电磁相互作用很强，而核相互作用很弱，以至于它几乎对我们的日常生活几乎没有影响-但是，操作星火箱（包括太阳能）是必需的！
世界看起来如此复杂的原因是因为所有这些质量差异很大的粒子都存在，部分原因是希格斯场和希格斯粒子与具有不同强度的不同物质粒子相互作用的事实。 因此，粒子质量不同的问题实际上是与希格斯场/粒子相互作用强度不同的问题。 为什么这些互动如此不同？ 关于这个问题的答案尚无共识（粒子物理学专家称其为“香气问题”-说到具有不同香气的夸克和电子，μ子和带有tau电荷的轻子的香气）。 我们希望大型强子对撞机能够给我们一些答案-但是对此没有保证。
仍然存在一个问题-中微子如何获得质量？ 答案是我们不确定。 一种可能性-自然界中存在右旋中微子-很难通过实验找到，因为它不受图3所示的任何三种相互作用的影响。 2和3-和中微子质量的获取机制与其他粒子相同。 第二种可能性是惯用左手的中微子通过与希格斯粒子的间接相互作用获得质量，而希格斯粒子与其他粒子不起作用。 我的许多同事都倾向于第二种选择，因为这自然可以解释为什么中微子比夸克和带电荷的轻子轻得多。 但这是一个漫长的故事。
我将完成重要的一点。 许多人最初熟悉希格斯油田的历史，因此建议应该以某种方式将其与重力联系起来，重力与重力较重的粒子相比，与重量较轻的粒子之间的相互作用也更好。 像希格斯力一样，重力比电子更强地拉动上夸克。 但是经验丰富的物理学家拒绝这种想法。 怎么了
最重要的是，引力没有例外-引力总是按其质量成比例地吸引粒子。 （实际上，这并不是完全正确的-引力吸引的粒子与其能量成比例。在日常生活中，任何物体的能量主要是质量的能量，E = mc
2 ，因此对于人，石头和星星来说，能量和质量几乎是精确的比例，但是引力和光会弯曲！如果引力仅吸引质量，它将不会吸引由无质量的光子组成的光。
相反，只有从希格斯场接收质量的粒子才具有其质量和与希格斯相互作用的强度之间的关系。 特别地，如从图可见。 如图3和7所示，希格斯粒子不会从非零希格斯场获得所有质量-并且其与自身相互作用的强度与其质量没有直接关系。 存在相关关系，但没有比例关系。 这种情况并非罕见。 在我的其他文章中，您将看到许多假设的粒子示例，这些粒子以不同的方式获得其质量-例如，出现在理论中的粒子（例如超对称性或其他卷积测量）。
因此，引力与能量（以及日常生活中的质量）之间的联系是绝对的，而希格斯与质量之间的联系仅应存在于已知的基本粒子中，而可能不存在于其他基本粒子中，我们仍然可以找到-但是不再为希格斯粒子确认这种连接。
换句话说，希格斯场和引力之间的任何重合都是纯随机的！