導讀：上帝粒子——希格斯玻色子的發現過程，有多難，你想像不到。本文摘自靈遁者量子力學科普書籍《見微知著》中的篇章。原篇章標題為《楊米爾斯場和希格斯場的特點以及關係說明》。
正文：
現在我們知道，物理學家使用一種稱為標準模型的量子理論描述自然和宇宙，它涵蓋夸克、輕子、規範玻色子和希格斯玻色子這些基本粒子，並基於規範場理論描述了四種基本相互作用中的三種：強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用。
其中三代夸克和輕子構建出現實世界的物質，這三代粒子在規範場中有完全一致的量子數，唯一的區別在其質量差，這是由希格斯場引起的。規範玻色子承擔著傳遞相互作用的重任，由膠子、光子和W/Z玻色子分別傳遞強相互作用，電磁相互作用和弱相互作用。
所以在開始講楊米爾斯場和希格斯場的特點以及關係的時候，不得不先講講希格斯玻色子。希格斯玻色子是標準模型預言的一種自旋為零的玻色子，不帶電荷、色荷，極不穩定，生成後會立刻衰變。英國科學家彼得·希格斯於1964年提出了希格斯場的存在，並進而預言了希格斯玻色子的存在。經過多年探索，於2013年正式確認發現希格斯粒子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發，它通過自相互作用而獲得質量。
希格斯粒子具體發現過程如下：
我們知道，要發現希格斯粒子，必須把兩道粒子束加速到非常高能量，然後在大型粒子探測器里相互碰撞，有時候，碰撞會產生希格斯粒子。但是希格斯粒子生成後會在非常短暫時間內發生衰變，無法直接被探測到，探測器只能記錄其所有衰變產物（「衰變特徵」），從這些實驗數據，重建衰變過程，假若符合希格斯粒子的某種衰變道，則歸類為希子可能被生成事件。
在大型強子對撞機里，由於粒子碰撞生成希格斯粒子的事件概率非常小，大約為百億分之一，很多其它種碰撞事件具有類似的衰變特徵，2012年6月22日，歐洲核子研究組織發表聲明，將要召開專題討論會與新聞發布會，報告關於尋找希格斯粒子的最新研究結果。
7月4日，歐洲核子研究組織舉行專題討論會與新聞發布會宣布，緊湊μ子線圈發現質量為125.3±0.6GeV的新玻色子，標準差為4.9；超環面儀器發現質量為126.5GeV的新玻色子，標準差為4.6。物理學家認為這兩個粒子可能就是希格斯玻色子。歐洲核子研究組織的所長說：「從一個外行人的角度來說，我們已經發現希格斯玻色子了；但從一個內行人的角度來說，我們還需要更多的數據。」
一旦將其它種類的緊湊μ子線圈相互作用納入計算，這兩個實驗達到局部統計顯著性5個標準差──錯誤概率低於百萬分之一。在新聞發布之前很長一段時間，兩個團隊彼此之間不能互通訊息，這樣才能確保每一個團隊得到的結果不會受到另一個團隊的影響而發生任何偏差，這也可以讓兩個團隊各自獨立得到的研究結果可以彼此相互核對。
歐洲核子研究組織表明，新發現的粒子與希格斯粒子相符，但是物理學者尚未明確地認定這粒子就是希格斯玻色子，仍舊需要更進一步搜集與分析數據才能夠做定論。
2013年3月14日，歐洲核子研究組織發布新聞稿表示，先前探測到的新粒子是希格斯玻色子。
2013年3月14日，歐洲核子研究組織公開確認：
"緊湊μ子線圈小組與超環面儀器小組已對這粒子所擁有的自旋、宇稱可能會產生的狀況仔細分析比較，這些都指向零自旋與偶宇稱（符合標準模型的兩個對於希格斯玻色子的基要判據）。這事實，再加上測量到的新粒子與其它粒子彼此之間的相互作用，強烈顯示這就是希格斯玻色子。
這也是第一個被發現的基本標量粒子。以下列出幾個檢試這125GeV粒子是否為希子的實驗項目：
玻色子：只有玻色子才能夠衰變為兩個光子。從實驗已觀察到這125GeV粒子能夠衰變為兩個光子，因此，這粒子是玻色子。
零自旋：這可以從檢驗衰變模式證實。在初始發現之時，觀察到125GeV粒子衰變為兩個光子，根據對稱性定律，可以排除自旋為1，剩下兩個候選自旋為0或2。這決定於衰變產物的運動軌道是否有嗜好方向，假若沒有，則自旋為0，否則，自旋為2。2013年3月，125GeV粒子的自旋正式確認為0。
偶宇稱（正宇稱）：從研究衰變產物運動軌道的角度，可以查得到底是偶宇稱還是奇宇稱。有些理論主張，可能存在有膺標量（pseudoscalar ）希子，這種粒子擁有奇宇稱。2013年3月，125GeV粒子的宇稱暫時確認為正宇稱。排除零自旋奇宇稱假說，置信水平超過99.9%。
衰變道：標準模型已對希子的衰變模式給出詳細預測，證實希格斯場可以與費米子相互作用。這意味著希格斯玻色子不只是衰變至傳遞作用力的玻色子，它還衰變至組成物質的費米子。對於這些模式，實驗初始得到的分支比或衰變率結果稍微高過預期值，意味著這粒子的物理行為可能更為怪異，但是，CMS團隊領導約瑟·英侃德拉（Joseph Incandela）認為，這分歧並不嚴峻。
與質量相耦合：希格斯玻色子必須能夠通過希格斯場與質量相耦合，也就是說，與W玻色子、Z玻色子相耦合，所涉及的耦合常數 cV=1 。從分析LHC實驗得到的數據，CV在標準模型數值的 15%內，置信水平95%。
根據希格斯機制，基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在，則希格斯場應該也存在，而希格斯機制也可被確認為基本無誤。
2022年10月，希格斯玻色子的質量分布測量結果為：3.2兆電子伏特。
了解了希格斯粒子和其發現過程，我們還需要了解什麼是自發對稱破缺。自發對稱破缺是指在某些自然系統中，其系統具有一定的對稱性，但在一些特殊的條件下，這種對稱性會自發地被打破。這種現象產生的原因是系統處於某個不穩定的狀態下，微觀的隨機擾動就足以引起變化，從而導致系統的對稱性被破壞。
我們可以舉一個通俗經典的例子：水在冷卻到一定溫度以下，會從液態轉變為冰態。但是，在液態狀態下，水分子是沒有固定方向的，因此它的狀態具有旋轉對稱性。而在冰態下，由於水分子排列成了一個有序的晶格結構，因此它的狀態喪失了旋轉對稱性。這種情況就是自發對稱破缺，因為它是由於某些微觀的隨機擾動導致的。這一機制是南部陽一郎發現的，2008年10月7日南部陽一郎因為發現次原子物理的對稱性自發破缺機制而獲得2008年度諾貝爾物理學獎 。
摘自獨立學者，作家，藝術家靈遁者量子力學書籍《見微知著》