今年的諾貝爾物理學(xué)獎比往年更醒目，不光因為許多人一兩年前就猜中了結(jié)局，也因為上帝粒子本身無比關(guān)鍵。證實了它，宇宙微觀構(gòu)造圖一段眾所矚目的虛線，就可以填實了。
“這是一份沉甸甸的諾獎。”清華大學(xué)教授何紅建長期研究質(zhì)量起源，他評論說，“‘上帝粒子’是描述自然界基本結(jié)構(gòu)的‘標(biāo)準(zhǔn)模型’中最后一個被發(fā)現(xiàn)的粒子，也可以說是最重要的一個粒子，它涉及自然界一切基本粒子質(zhì)量的起源，故名為‘上帝粒子’。”
質(zhì)量規(guī)范場搞“粒子歧視”
重如泰山，輕如鴻毛，啥東西都有質(zhì)量，但學(xué)過高中物理的人知道，光子沒有質(zhì)量。它為何特殊？換個問法：別的粒子為什么有質(zhì)量呢？
光子被歸類為規(guī)范玻色子，玻色子就像是飄渺無定的信使，服務(wù)于“更有存在感”的費米子（比如質(zhì)子和中子里的夸克，還有中微子和電子）。光子有兩個兄弟叫W玻色子和Z玻色子，元素衰變放出能量就是他倆負(fù)責(zé)跑腿。
1960年代的科學(xué)家提出的假想認(rèn)為，幾兄弟在宇宙誕生時是一體。換句話說，弱電力還沒分化成為電磁力和弱核力，后來才分化的。但科學(xué)家就得解釋：為啥光子站在體重計上沒讀數(shù)，它的倆兄弟卻是大胖蛋，比質(zhì)子還重了100來倍。
恩格勒特和希格斯等人提出，有一個彌漫宇宙的場，即使在最平淡的真空里它也存在，W和Z被它影響，而光子則不受影響。這個場被稱為“希格斯場”。它還施法于夸克、電子、中微子等幾位費米子家族成員，讓費米子也具有質(zhì)量，由此回答了質(zhì)量起源的疑問。而希格斯粒子，或者說“上帝粒子”，可以認(rèn)為就是希格斯場“泛起的漣漪”。
有人把希格斯場比喻成游泳池或蜜罐，進(jìn)去了就會程度不同地被滯阻；還有人把它比為集會大廳——名人一進(jìn)去步履維艱，無名小輩則暢通無阻。
光子不受影響，W和Z卻受影響有了質(zhì)量，這很不公平，很不對等啊，于是這過程叫“弱電相互作用力的對稱性自發(fā)破缺”。
弱電對稱性自發(fā)破缺的研究并非起自希格斯等人。“南部陽一郎于1959年7月就投出一篇文章，研究了超導(dǎo)中的電磁規(guī)范不變性和著名的邁斯納效應(yīng)。”何紅建說，“而希格斯等人的工作顯然是基于南部和哥德斯通等人的先前論文，應(yīng)用到規(guī)范對稱性自發(fā)破缺的。南部因為關(guān)于對稱性自發(fā)破缺機制的開創(chuàng)性工作，于2008年獲諾獎。”
標(biāo)準(zhǔn)模型的最后一塊磚
南部、恩格勒特和希格斯等人的對稱性自發(fā)破缺思想，最終被理論物理大師溫伯格溶入其在1967年構(gòu)造的電弱“標(biāo)準(zhǔn)模型”中，如今為我們所關(guān)注的“上帝粒子”理論才正式成型。溫伯格也因其對標(biāo)準(zhǔn)模型的貢獻(xiàn)(電弱統(tǒng)一理論)與格拉肖和薩拉姆分享了1979年諾獎。
“標(biāo)準(zhǔn)模型”是基本粒子領(lǐng)域的中心概念。“它自1950年代發(fā)源以來取得了驚人的成功，物理學(xué)家為標(biāo)準(zhǔn)模型所做的奠基性工作已先后獲得17次諾貝爾物理學(xué)獎。”何紅建說。算上今年的獲獎就有18次了。
在標(biāo)準(zhǔn)模型里，基本粒子被排成一張4乘4的表，各種夸克、中微子、輕子（比如電子）、光子、膠子、玻色子各就其位，紛繁的粒子世界井井有條。
4乘4的表不意味著基本粒子只有16種，比如夸克就有36種——要考慮到對應(yīng)的反粒子，以及不同“色”的情況。這張表一共涵蓋了60種基本粒子。而希格斯玻色子是唯一不在表內(nèi)的粒子，它是其他粒子質(zhì)量的終極來源。也就是說，標(biāo)準(zhǔn)模型一共有61種粒子。
溫伯格等人編制出“標(biāo)準(zhǔn)模型”表時，W玻色子、Z玻色子、膠子和一些夸克還沒被發(fā)現(xiàn)，但是其性質(zhì)已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了。而1970年代發(fā)現(xiàn)的粲夸克和底夸克，1983年發(fā)現(xiàn)的W和Z玻色子，以及1995年發(fā)現(xiàn)的頂夸克，都符合預(yù)言的性質(zhì)。