俗稱「上帝粒子」的希格斯玻色子到底是什麼？宇宙因它而沒有坍塌

瑞典皇家科學院2013年10月8日宣布，將2013年諾貝爾物理學獎授予比利時物理學家弗朗索瓦·恩格勒特和英國物理學家彼得·希格斯，以表彰他們描述了粒子物理學的標準模型，並成功預測希格斯玻色子(又稱「上帝粒子」)的存在。他們的理論解釋了這種亞原子粒子如何獲取質量，繼而最終形成我們認知的世界。

歐洲核子研究中心2012年7月宣布，該中心兩個大型強子對撞實驗項目發現同一種新粒子，其許多特徵與「希格斯玻色子」一致，2013年3月14日稱更多數據分析表明，它就是「希格斯玻色子」。

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自然界中物體之間的相互作用力可以劃分為4種，即引力（重力）、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力。

愛因斯坦的相對論解決了重力問題之後，理論物理學家開始嘗試建立統一的模型，以期解釋通過後3種力相互作用的所有粒子，這就是標準模型。

該模型把基本粒子分為夸克、輕子和玻色子3大類，預言了62種基本粒子的存在。隨著實驗物理學家把加速器越造越大，標準模型預言的未知粒子全都在實驗中現身，只有最重要的希格斯玻色子仍然「在逃」。

按照目前最好的物理學模型，宇宙在大爆炸膨脹之後很快就會坍縮，膨脹持續不超過1秒。而宇宙沒有坍縮，部分原因是在膨脹過程中產生了希格斯玻色子，俗稱「上帝粒子」。以往研究表明，在早期宇宙中，希格斯場可能獲得足夠大的波動來克服能量障礙，使宇宙從標準真空態轉變為負能量真空態，而讓宇宙迅速坍縮。

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希格斯玻色子是什麼？

它是現代物理學定義的一種粒子。該粒子自旋為整數，不遵守泡利不相容原理，低溫時可發生波色-愛因斯坦凝聚。

科學家認為，宇宙大爆炸發生後不久，許多粒子都沒有質量，但隨後在希格斯場的作用下，粒子逐漸變重。任何與希格斯場相互作用的粒子都獲得了質量。希格斯玻色子是希格斯場的信號粒子。

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希格斯場究竟是什麼？

希格斯玻色子的質量大約是電子的1260億倍，或是質子的0.686億倍。這正好能維持宇宙在不穩定邊緣的質量，但物理學家表示這個脆弱的平衡終究會被打破，造成宇宙的不穩定。這個結論產生了希格斯力場。

希格斯場是一種理論上定義的、看不見的能量場，該場遍布在宇宙中。它吸附基本粒子，阻礙基本粒子的運動並使它們獲得質量。在希格斯場中，許多粒子會受到比其他場中更多的阻礙。

但光子則不受該場的阻礙。除光子外的其他粒子穿過希格斯場的情形，就像是掉進焦油坑的大象一樣。因此，理論上講，粒子可以沒有質量，但宇宙大爆炸發生後不久，希格斯場的出現使粒子獲得了質量。

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發現希格斯玻色子的物理學意義是什麼？

希格斯玻色子的發現可以證明物理學標準模型是正確的。標準模型認為宇宙是在12種基本粒子和4種基本力的作用下形成的。標準模型預言了希格斯玻色子的存在，但是在過去的實驗中卻沒有發現這種粒子。即便是發現了希格斯玻色子，也不能認為標準物理模型可以解釋一切。

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