希格斯玻色子：修订间差异

|2=zh-hant:制动輻射;zh-hans:轫致辐射;

| caption =在[[大型强子对撞機]]觀测到的因質子碰撞而产生的希格斯玻色子候选事件：上方的[[緊湊渺子线圈]]实驗展示出衰變为两个光子（黃虛线与绿实线）的事件，下方的[[超環面儀器]]实驗展示衰變为四个[[緲子]]（红徑跡）的事件。<ref group="註">其他种碰撞过程也会发生這类事件。探测涉及到在特定能量[[顯著性差异]]地出现這类事件。</ref>

|status = 确认<ref name=sciencemag0314>{{cite news|url=http://www.sciencemag.org/news/2013/03/higgs-boson-positively-identified|title=Higgs Boson Positively Identified|publisher=Science|date=2013-03-14|accessdate=2013-03-14|archive-date=2021-03-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20210317211245/https://www.sciencemag.org/news/2013/03/higgs-boson-positively-identified|dead-url=no}}</ref><ref name=CERN0314>{{cite news|url=http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson|title=New results indicate that new particle is a Higgs boson|publisher=CERN|date=2013-03-14|accessdate=2013-03-14|archive-date=2015-10-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20151020000722/http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson|dead-url=no}}</ref>

|theorized =[[弗朗索瓦·恩格勒]]<br />[[罗伯特·布繞特]]<br />[[彼得·希格斯]]<br />[[傑拉德·古拉尼]]<br />[[卡尔·哈庚]]<br />[[湯姆·基博尔]]

|discovered = [[大型强子对撞機]]（2011年{{连接号}}2013年）

{{nowrap|（统計誤差：±0.21）}}

{{nowrap|（系统誤差：±0.11）}}<ref>{{cite arXiv|last1=ATLAS |last2=CMS |eprint=1503.07589 |title= Combined Measurement of the Higgs Boson Mass in pp Collisions at √s=7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS Experiments|date=26 March 2015 |version= }}</ref>

|mean_lifetime = {{val|1.56|e=-22|u=s}}（預测值）<ref group="註" name="meanlife"/>

'''希格斯玻色子'''（{{lang-en|Higgs boson}}）是[[标準模型]]裏的一种[[基本粒子]]，是一种[[玻色子]]，[[自旋]]为零，[[宇称]]为正值，不带[[电荷]]、[[色荷]]，极不穩定，生成后会立刻[[衰變]]。希格斯玻色子是[[希格斯场]]的[[量子|量子激发]]。根据[[希格斯機制]]，基本粒子因与希格斯场耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證实存在，則[[希格斯场]]应该也存在，而[[希格斯機制]]也可被确认为基本无誤。{{noteTag|按照[[規范场论]]，媒介相互作用的基本粒子不能带有質量，但由于[[希格斯機制]]，基本粒子与遍布于宇宙的[[希格斯场]]耦合，因此獲得質量。沒有希格斯场，則原子无法存在，因为电子的質量会變得极微小，会以近光速逃逸出原子的束縛；希格斯场決定了原子的存在，也因此決定了物質，甚至人类的存在。希格斯场的物理性質是当今粒子物理学的中心問題之一。<ref name="OnyisiFAQ">{{cite web|last=Onyisi|first=Peter|title=Higgs boson FAQ|url=https://wikis.utexas.edu/display/utatlas/Higgs+boson+FAQ|publisher=University of Texas ATLAS group|accessdate=2013-01-08|date=2012-10-23|quote=The Higgs field is extremely important in particle physics|archive-date=2013-10-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20131012130340/https://wikis.utexas.edu/display/utatlas/Higgs+boson+FAQ|dead-url=yes}}</ref><ref name="strasslerFAQ2">{{cite web|last=Strassler|first=Matt|title=The Higgs FAQ 2.0|url=http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/the-higgs-particle/the-higgs-faq-2-0/|publisher=Prof Matt Strassler|accessdate=8 January 2013|date=2012-10-12|quote=[Q] Why do particle physicists care so much about the Higgs particle?<br />[A] Well, actually, they don’t. What they really care about is the Higgs ''field'', because it is ''so'' important. [emphasis in original]|archive-date=2013-10-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20131012042637/http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/the-higgs-particle/the-higgs-faq-2-0/|dead-url=yes}}</ref><ref name=Gunion/>{{rp|11<!--The central problem today in partical physics is to understand the physics of the Higgs sector-->}}}}<ref name=sciencemag0314/><ref name=CERN0314/><ref name=Griffiths>{{citation| last= Griffiths| first= David|title=Introduction to Elementary Particles|edition=2nd revised| publisher=WILEY-VCH |year=2008|isbn= 978-3-527-40601-2}}</ref>{{rp|401-405}}

物理学者用了四十多年時间尋找希格斯玻色子的蹤跡。[[大型强子对撞機]]（LHC）是全世界至今为止最昂贵、最复杂的实驗設施之一，其建成的一个主要任务就是尋找与觀察希格斯玻色子与其它种粒子。<ref name="Strassler article">{{cite web|last=Strassler|first=Matt|title=The Known Particles&nbsp;– If The Higgs Field Were Zero|url=http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/the-known-apparently-elementary-particles/the-known-particles-if-the-higgs-field-were-zero/|publisher=Article by Dr Matt Strassler of Rutgers University|accessdate=13 November 2012|date=8 October 2011|quote=The Higgs field: so important it merited an entire experimental facility, the Large Hadron Collider, dedicated to understanding it|archive-date=2021-03-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20210317211303/https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/the-known-apparently-elementary-particles/the-known-particles-if-the-higgs-field-were-zero/|dead-url=no}}</ref>2012年7月4日，[[欧洲核子研究組織]]（CERN）宣布，LHC的[[緊湊渺子线圈]]（CMS）探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子（超过背景期望值4.9个标准差），[[超環面儀器]]（ATLAS）测量到质量为126.5GeV的新玻色子（5个标准差），这两种粒子极像希格斯玻色子。<ref name=cern1207/>2013年3月14日，[[欧洲核子研究組織]]发表新聞稿正式宣布，先前探测到的新[[粒子]]暫時被确认是希格斯玻色子，具有零[[自旋]]与偶[[宇称]]，這是希格斯玻色子应该具有的两种基本性質，但有一部分实驗結果不尽符合理论預测，更多数据仍在等待处理与分析。<ref name=sciencemag0314/><ref name=CERN0314/>{{noteTag|2015年12月15日，CERN的两組獨立研究团队分別表示，初步发现新粒子的可能蹤跡。更具体的說， ATLAS与CMS实驗团队，分析13 TeV質子碰撞数据，在双光子谱的750 GeV附近，发现中度超額事件。在之后四个月内，理论学者们寫出超过300篇关于此事件的论文。一些物理学者猜测，假若属实，則新粒子可能是[[超对称粒子]]、由两种奇异[[夸克]]組成的粒子、六倍質量的希格斯玻色子或者是由更大質量粒子衰變后的产物。<ref>{{cite web | url =http://www.nature.com/news/zoo-of-theories-showcased-in-publications-on-lhc-anomaly-1.19757?WT.ec_id=NEWSDAILY-20160420 | title =Zoo of theories showcased in publications on LHC anomaly | last =Castelvecchi | first =Davide | date =10 Apr 2016 | publisher =Nature}}</ref>2016年，通过分析更多数据，物理学者总結，這异常只是统計漲落。<ref>{{cite web

| archive-date =2017-02-02

| archive-url =https://web.archive.org/web/20170202012035/https://particlebites.aas.org/?p=3904

| dead-url =no

希格斯玻色子是因物理学者[[彼得·希格斯]]而命名。<ref group="註">术语「玻色子」是为了紀念印度物理学者[[萨特延德拉·玻色]]而命名。玻色子的[[自旋]]为整数，其物理行为可以用[[玻色-爱因斯坦统計]]描述，不遵守[[泡利不相容原理]]，即处于單獨一个[[量子態]]上的粒子数目不受限制。</ref>他是于1964年提出希格斯機制的六位物理学者中的一位。2013年10月8日，因为“[[次原子粒子]]質量的[[希格斯機制|生成機制理论]]，促进了人类对這方面的理解，并且最近由[[欧洲核子研究組織]]属下[[大型强子对撞機]]的[[超環面儀器]]及[[緊湊緲子线圈]]探测器发现的[[基本粒子]]證实”，[[弗朗索瓦·恩格勒]]、[[彼得·希格斯]]榮獲2013年[[诺贝尔物理学奖]]。<ref name=nobel>{{cite web | title = The 2013 Nobel Prize in Physics | publisher = Nobel Foundation | url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013 | accessdate = 2013-10-09 | archive-date = 2013-10-03 | archive-url = https://web.archive.org/web/20131003085935/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/ | dead-url = no }}</ref>

{{File2|zh-hans=Standard Model of Elementary Particles zh-hans.svg|zh-hant=Standard Model of Elementary Particles zh-hant.svg|thumb|300px|在[[标準模型]]中的[[费米子]]有六种是[[夸克]]（以紫色表示），有六种是[[轻子]]（以绿色表示），除了费米子以外，還有四种[[規范玻色子]]（以红色表示），以及希格斯玻色子（以黄色表示）。}}

[[File:Interactions among elementary particles.png|250px|缩略图|右|基本粒子间交互作用关係]]

本篇文章将希格斯玻色子简称为「希子」。

在[[粒子物理学]]裏，[[标準模型]]是一种被广泛接受的框架，可以描述[[强相互作用|强力]]、[[弱相互作用|弱力]]及[[电磁力]]這三种[[基本力]]及組成所有[[物質]]的[[基本粒子]]。除了引力以外，[[标準模型]]可以合理解释這世界中的大多数物理现象。<ref name=Griffiths/>{{rp|49-52}}<ref name=TiplerLlewellyn2003>{{cite book|author1=Paul A. Tipler|author2=Ralph Llewellyn|title=Modern Physics|year=2003|publisher=W. H. Freeman|isbn=978-0-7167-4345-3}}</ref>{{rp|603-604}}

早期的标準模型所倚賴的[[規范场论]]闡明，基本力是源自于[[規范不變性]]，{{noteTag|[[規范不變性]]指的是物理系统对于[[希格斯机制#U(1)希格斯機制|規范變換]]的不變性。例如，在[[电磁学]]裏，对[[电勢]]<math>V</math>与[[磁向量勢]]<math>\mathbf{A}</math>做規范變換

這动作不会改變电场与磁场。}}是由[[規范玻色子]]来传遞。規范场论严格規定，規范玻色子必須不带有質量，因此，传遞电磁相互作用的規范玻色子（光子）不带有質量。光子的質量的确經实驗證实为零。藉此类推，传遞弱相互作用的規范玻色子（W玻色子、Z玻色子）应该不带有質量，可是实驗證实W玻色子与Z玻色子的質量不为零，這顯示出早期模型不夠完善，因此須要建立特別機制来賦予W玻色子、Z玻色子它们所带有的質量。<ref name=Griffiths/>{{rp|372-373}}

=== 希格斯機制 ===

在1960年代，几位物理学者研究出一种機制，其能夠利用[[自发对称性破缺]]来賦予基本粒子質量，{{noteTag|[[对称性]]是物理系统对于某种變換的不變性，例如，在二维空间裏，圓圈擁有[[旋轉对称性]]，因为对于圓心作旋轉，圓圈不会顯示出任何變化。对称性可以对物理系统的行为做出某种程度的约束，例如，假若用蘋果做引力实驗，則可发现，不论在甚麼地方，[[劍橋]]、[[南极]]或[[赤道]]，蘋果都会因引力掉落到地上，這是引力实驗对于位置移动的对称性，称为平移对称性，由于引力实驗具有平移对称性，不论在甚麼地方，蘋果都会因引力掉落到地上。总結，若能知道物理系统所遵守的对称性，則可預期這物理系统的行为。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|147-150}}}}同時又不会牴觸到規范场论。這機制被称为[[希格斯機制]]，{{noteTag|按照規范场论，[[規范玻色子]]所遵守的物理定律必須滿足規范不變性，因此不带質量，然而，[[希格斯機制]]对于为甚麼有些規范玻色子带有質量給出解释。理论物理学者进一步提出，希格斯機制可能是所有[[基本粒子]]獲得質量的物理機制：[[费米子]]藉著应用希格斯機制于希格斯场与费米子场的[[湯川耦合]]而獲得質量。只有希子不倚賴希格斯機制獲得質量。不过儘管希格斯機制已被證实，它仍旧不能給出所有質量，而只能将質量賦予某些基本粒子。例如，像[[質子]]、[[中子]]一类复合粒子的質量，只有约1%是歸因于将質量賦予[[夸克]]的希格斯機制，剩餘约99%是夸克的动能与[[强交互作用]]的零質量[[膠子]]的能量。<ref>{{cite journal|url=http://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.882879|pages=11–13|title=Mass Without Mass I: Most of Matter|journal=Physics Today|volume=52|issue=11|author=Frank Wilczek|doi=10.1063/1.882879}}</ref>}}希格斯機制已被实驗證实。但是，物理学者仍旧不清楚关于希格斯機制的諸多細节。

這機制假定宇宙遍布著[[希格斯场]]，其能夠与某些基本粒子相互作用，并且利用[[自发对称性破缺]]使得它们獲得質量。{{noteTag|[[希格斯场]]是根据标準模型假定遍布于宇宙的一种[[场 (物理)|基本场]]。假若這希格斯场不为零，則电弱相互作用所遵守的对称性物理定律的会被打破。<ref group="註">电弱对称性被希格斯场的最低能量態（称为基態）打破。更高的能量態不会允許這狀況发生，因此在非常高溫狀況下，規范玻色子的質量应该是零。</ref>希格斯场的存在觸发了希格斯機制，使得负责传遞弱作用力的規范玻色子带有質量，因此弱作用力是短程力。

作用力的有效距离与传遞粒子的質量成反比。<ref>{{cite book

|url=https://archive.org/details/physicaluniverse00shuf_239

|pages=[https://archive.org/details/physicaluniverse00shuf_239/page/n123 107]–108

}}</ref>在标準模型裏，作用力倚賴虛粒子完成传遞的动作。這些虛粒子的运动与彼此之间的相互作用被能量時间不确定性原理所限制。因此，虛粒子的質量越大，能量也越大，則存活時间越短，移动距离也越短。虛粒子的質量決定了它与其它粒子相互作用的最遠距离，也決定了它所传遞的作用力的距离。基于同样的理由，零質量或几乎零質量的粒子可以传遞长程力。既然实驗證实，弱作用力是短程力，這意味著涉及的規范玻色子必带有大質量。這大質量結论已被实驗测量證实。

理论物理学者进一步提出，這同样的希格斯场可以解释为甚麼其它种基本粒子（轻子、夸克）也带有質量。希格斯機制对于几种粒子的物理性質的預测都能夠与实驗結果相符合。{{noteTag|name=predictions}}}}相关理论在70年代被纳入粒子物理学的标準模型。

希子是伴隨著希格斯场的带質量玻色子，是希格斯场的[[量子|量子激发]]。{{noteTag|name=particlevibration|根据量子场论，所有万物都是由一个或多个[[量子场]]制成，每一种基本粒子是其对应量子场的微小振动，就如同光子是电磁场的微小振动，夸克是夸克场的微小振动，电子是电子场的微小振动，引力子是引力场的微小振动等等。<ref name="Carroll2012">{{cite book|author=Sean Carroll|title=The Particle at the End of the Universe: How the Hunt for the Higgs Boson Leads Us to the Edge of a New World|date=13 November 2012|publisher=Penguin Group US|isbn=978-1-101-60970-5}}</ref>{{rp|32-33}}}}假若能證实希子存在，就可以推论希格斯场存在，就好像從觀察海面的波浪可以推论出海洋的存在。<ref name=CERN2014>{{cite web

| quote =The Higgs boson is the visible manifestation of the Higgs field, rather like a wave at the surface of the sea. }}</ref>不僅如此，希格斯機制也可被确认为基本无誤。<ref name="OnyisiFAQ"/>在那時期，雖然還沒有任何直接證据可以證实希格斯粒子存在，由于希格斯機制所給出的準确預测，物理学者认为，希格斯機制极有可能正确无誤。到了1980年代，希格斯粒子的存在与否已成为在粒子物理学裏最重要的[[未解決的物理学問題]]之一。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|7-9}}

标準模型明确指出，希子的存在很難證实。与其它粒子相比较，制造希子需要极大的碰撞能量，必須建造超级[[粒子加速器]]来提供這样大的能量，而且，每一次碰撞制造出其它粒子的可能性比制造出希子的可能性大很多，即使希子被制成，它也会非常迅速地[[衰变]]成別的粒子（平均壽命为{{val|1.56|e=-22|u=s}}），因此难以被检测到，只能倚靠辨认与分析衰變产物，才可推断出它们大概是源自于希子，而不是源自于其它粒子。此外，很多其它种衰變过程也会顯示出类似的跡象，這使得尋找希子有如大海撈針。只有依靠先进的超级粒子加速器与精準的探测器，物理学者才可觀测数之不尽的粒子碰撞事件，将獲得的紀錄数据加以分析，尋找出希子的蛛絲马跡，然后再进一步分析，計算希子存在的可能性，确定所得到的結果绝对不是来自偶发事件。<ref name="CERNHiggsFAQ">{{cite web|url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459456?ln=en|title=Frequently Asked Questions: The Higgs!|work=The Bulletin|publisher=CERN|accessdate=18 July 2012|archive-date=2012-07-05|archive-url=https://web.archive.org/web/20120705200336/http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459456?ln=en|dead-url=no}}</ref>

再华丽、再精緻的理论，也需要通过实驗加以證实，才会被正式接受，否則只能視为高談大论。物理学者很希望能夠證实希子是否存在。但是，早先從实驗得到的数据只能讓他们判別希子是否可能存在于某个質量值域。为了弥補這不足，[[欧洲核子研究組織]]在[[瑞士]]建成了[[大型强子对撞機]]（LHC）。它是全世界最先进的粒子加速器。它的主要研究目标之一就是證实希子是否存在。<ref name="Strassler article"/><ref name="quigg">{{cite web|author=Chris Quigg|date=February 2008|url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-coming-revolutions-in-particle-physics&page=3|title=The coming revolutions in particle physics|work=Scientific American|pages=38–45|accessdate=2009-09-28|archive-date=2012-10-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20121010054057/http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-coming-revolutions-in-particle-physics&page=3|dead-url=no}}</ref>

2013年，LHC的物理学者已确定发现希子，這发现强烈支持某种希格斯场瀰漫于空间。当今，LHC仍旧在如火如荼地蒐集数据，试图明白希格斯场的性質。<ref name=CERN0314/><ref name="CERN Nov 2012">{{cite web

|date=19 November 2012

|archive-date=2019-04-19

|archive-url=https://web.archive.org/web/20190419214711/http://cds.cern.ch/record/1494477?ln=en

|dead-url=yes

}}</ref><ref name="dieter July 2012">{{cite news|last=Celeste Biever at [[CERN]]|title=It's a boson! But we need to know if it's the Higgs|url=http://www.newscientist.com/article/dn22029-its-a-boson-but-we-need-to-know-if-its-the-higgs.html|accessdate=9 January 2013|newspaper=NewScientist|date=2012-07-06|archive-date=2015-04-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20150423095311/http://www.newscientist.com/article/dn22029-its-a-boson-but-we-need-to-know-if-its-the-higgs.html|dead-url=no}}</ref>

| {{nowrap|[[File:AIP-Sakurai-best.JPG|x150px]]&nbsp;&nbsp;[[File:Higgs, Peter (1929) cropped.jpg|x150px]]}}<br />左图：5位榮獲2010年[[櫻井奖]]的物理学者：從左至右，基博尔、古拉尼、哈庚、恩格勒、布繞特。右图：第6位榮獲2010年[[櫻井奖]]的物理学者：希格斯。

物理学者认为物質是由基本粒子組成，這些基本粒子彼此之间相互影響的基本力有四种。根据[[規范场论]]，为了滿足[[希格斯機制#局域規范不變性|局域規范对称性]]，必須引入传遞基本力的規范玻色子。特別而言，传遞电磁力的規范玻色子就是光子。1954年，[[杨振宁]]与[[罗伯特·米尔斯]]试图将這关于电磁力的点子延伸至其他种基本力，他们提出了[[杨-米尔斯理论]]，但是規范场论預测規范玻色子的質量必須为零，而零質量玻色子传遞的是类似电磁力的长程力，不適用于像弱核力或强核力一类的短程力。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|212}}

怎样才能夠使得传遞短程力的規范玻色子獲得質量？物理学者在[[凝聚態物理学]]的[[超导现象|超导理论]]裏找到重要暗示。1950年，俄国物理学者[[维塔利·金茲堡]]与[[列夫·郎道]]提出[[金兹堡－朗道方程|金兹堡-朗道理论]]，他们建议，在[[超导体]]裏，瀰漫著一种特別的场，能夠使得光子獲得有效質量，但他们并沒有明确地描述這特別场。1957年，[[约翰·巴丁]]、[[利昂·库珀]]、[[约翰·施里弗]]共同創建了[[BCS理论]]，他们认为，由电子組成的[[库珀对]]，形成了這特別场。規范对称性被這特別场隱藏起来，因此造成自发对称性破缺──雖然对称性仍旧存在于描述這物理系统的方程式，但是方程式的某种解并不具有這对称性。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|213-215}}

[[南部阳一郎]]于1960年将自发对称性破缺的概念引入粒子物理学。他建议，假定夸克与反夸克的質量为零，則生成它们的能量成本很低，如同电子们在超导体裏凝聚为库珀对，它们会在真空裏凝聚为夸克对，使得强相对作用的[[手徵对称性]]被打破，夸克会因此獲得質量。他又指出，在這機制裏，還会出现一种新的零質量玻色子，即[[π介子]]，由于[[上夸克]]、[[下夸克]]的質量不等于零，π介子的实际質量不等于零，只是比其他种介子的質量都轻很多。<ref name=Peskin/>{{rp|669-670}}<ref name=Ellis/>{{rp|3}}1962年，[[傑福瑞·戈德斯通]]提出[[戈德斯通定理]]，对于這类零質量玻色子的性質給予描述。根据這定理，当[[連續性|連續]][[对称性]]被[[自发对称性破缺|自发打破]]后必会生成一种零質量玻色子，称为[[戈德斯通玻色子]]。带質量粒子比较難制成，[[粒子加速器]]必須使用很高的能量来碰撞制成带質量粒子。零質量粒子案例跟重質量粒子案例不同，零質量粒子很容易制成，或者可從缺失能量或动量推测其存在。然而，事实并非如此，物理学者无法做实驗找到其存在的任何蛛絲马跡，這事实意味著整个理论可能有瑕疵。<ref name=Griffiths/>{{rp|378-381}}1963年，[[菲利普·安德森]]发表论文指出，对于非相对论性的[[超导体]]案例，假若是規范对称性被打破，則不一定会出现戈德斯通玻色子，他进一步猜测，這機制应该可以加以延伸来处理相对论性案例，但他并沒有明确地給出一个相对论性案例。這论述遭到未来诺贝尔化学奖得主[[沃特·吉尔伯特]]强烈反对。<ref name=Ellis/>{{rp|3}}<ref>Philip Anderson: "Plasmons, gauge invariance and mass." In: ''Physical Review.'' '''130''', 1963, p. 439–442</ref>

1964年，[[弗朗索瓦·恩格勒]]和[[罗伯特·布繞特]]领先于8月，<ref name=Englert>

</ref>隨后，[[傑拉德·古拉尼]]、[[卡尔·哈庚]]和[[湯姆·基博尔]]于11月，<ref>

</ref>這三个研究小組分別獨立地发表论文，宣布研究出相对论性模型。古拉尼于1965年、<ref>{{cite journal |author=G.S. Guralnik |year=2011 |title=GAUGE INVARIANCE AND THE GOLDSTONE THEOREM – 1965 Feldafing talk |journal=Modern Physics Letters A |volume=26 |issue=19 |pages=1381–1392 |doi=10.1142/S0217732311036188 |arxiv=1107.4592v1|bibcode = 2011MPLA...26.1381G }}</ref>希格斯于1966年、<ref>{{Cite journal|first=Peter |last=Higgs |year=1966 |title=Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons |journal=Physical Review |volume=145 |issue=4 |pages=1156–1163 |doi=10.1103/PhysRev.145.1156 |bibcode = 1966PhRv..145.1156H }}</ref>基博尔于1967年<ref>{{Cite journal|first=Tom |last=Kibble |year=1967 |title=Symmetry Breaking in Non-Abelian Gauge Theories |journal=Physical Review |volume=155 |issue=5 |pages=1554–1561 |doi=10.1103/PhysRev.155.1554|ref=harv|bibcode = 1967PhRv..155.1554K }}</ref>，又分別更进一步发表论文探討這模型的性質。這三篇1964年论文共同表明，假若将局部規范不變性理论与自发对称性破缺的概念以某种特別方式链接在一起，則[[規范玻色子]]必然会獲得質量。<ref name=milestone/>1967年，[[史蒂文·溫伯格]]与[[阿卜杜勒·萨拉姆]]各自獨立地应用希格斯機制来打破电弱对称性，并且表述希格斯機制怎样能夠併入稍后成为[[标準模型]]一部分的[[謝尔登·格拉肖]]的[[电弱理论]]。<ref>

}}</ref>溫伯格指出，這过程应该也会使得费米子獲得質量。<ref name=Ellis/>{{rp|3}}

关于規范对称性的自发性破缺的這些劃時代论文，最初并沒有得到学术界的重視，因为大多数物理学者认为，[[規范理论|非阿贝尔規范理论]]是个死胡同，无法被[[重整化]]。1971年，荷兰物理学者[[马丁纽斯·韋尔特曼]]与[[傑拉德·特·胡夫特]]发表了两篇论文，證明杨-米尔斯理论（一种非阿贝尔規范理论）可以被重整化，不论是对于零質量規范玻色子，還是对于带質量規范玻色子。自此以后，物理学者开始接受這些理论，正式将這些理论纳入主流。<ref name=Ellis/>{{rp|5}}

從這些理论孕育出的电弱理论与改善后的标準模型，正确地預测了[[中性流|弱中性流]]、W玻色子、Z玻色子、[[頂夸克]]、[[魅夸克]]，并且準确地計算出其中一些粒子的性質与質量。{{noteTag|name=predictions|搭建于希格斯機制上的电弱理论与标準模型极为成功，這可以從检驗它们对于W玻色子与Z玻色子質量的預测而得知：W玻色子質量預测为80.390 ± 0.018 GeV，测量为80.387 ± 0.019 GeV，Z玻色子質量預测为91.1874 ± 0.0021，测量为91.1876 ± 0.0021 GeV。对于Z玻色子存在的理论預测也被实驗證实。理论給出的其它預测，包括[[中性流|弱中性流]]、[[膠子]]、[[頂夸克]]、[[魅夸克]]，它们的存在都已經过严格实驗核试。}}很多在這领域給出重要贡獻的物理学者后来都獲得了诺贝尔物理学奖与其它享有聲望的奖賞。发表于《[[现代物理评论]]》的一篇1974年文章表示，至今为止，這些理论推导出的答案符合实驗結果，但是，這些理论到底是否正确仍旧无法确定。<ref name="Bernstein 1974">{{cite journal|author=Jeremy Bernstein |title=Spontaneous symmetry breaking, gauge theories, the Higgs mechanism and all that |journal=Reviews of Modern Physics |year=1974 |volume=46 |issue=1 |page=7 |url=http://www.calstatela.edu/faculty/kaniol/p544/rmp46_p7_higgs_goldstone.pdf |accessdate=2012-12-10 |ref=harv |bibcode=1974RvMP...46....7B |doi=10.1103/RevModPhys.46.7 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130121121537/http://www.calstatela.edu/faculty/kaniol/p544/rmp46_p7_higgs_goldstone.pdf |archivedate=2013-01-21 }}</ref>{{rp|9,36(footnote),43–44,47}} 权威著作《希格斯狩獵者指南》的作者指明，标準模型擁有驚人的成功。现今，粒子物理学的核心問題就是了解希格斯区的相关理论。<ref>{{cite journal

=== 物理评论快報1964年-{zh-hans:里程碑;zh-tw:里程碑}-论文 ===

六位物理学者分別发表的三篇论文，在《[[物理评论快報]]》50周年庆祝文獻裏被公认为-{zh-hans:里程碑;zh-tw:里程碑}-论文。<ref name=milestone>{{Cite document

|archive-date=2010-01-10

|archive-url=https://archive.is/20100110134128/http://prl.aps.org/50years/milestones#1964

|dead-url=no

}}</ref>2010年，他们又榮獲[[櫻井奖|理论粒子物理学櫻井奖]]。<ref>{{Cite web|url=http://www.aps.org/units/dpf/awards/sakurai.cfm|title=American Physical Society - J. J. Sakurai Prize Winners|accessdate=2011-07-26|archive-date=2017-07-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20170701230750/http://www.aps.org/units/dpf/awards/sakurai.cfm|dead-url=yes}}</ref>同年，在他们之间，又发生了一点争執，万一因此獲得[[诺贝尔物理学奖]]，由于每一年只能授予給三位傑出人士，而现在有六位人士做出了关鍵贡獻，到底应该頒发物理学最榮譽的奖給哪三位人士？（結果，[[弗朗索瓦·恩格勒]]和[[彼得·希格斯]]獲得了2013年诺贝尔物理学奖。）

1964年8月，恩格勒团队发表了三頁论文，他们假定存在有复值标量场（即希格斯场），其数值在量子真空裏不等于零，然后使用[[费曼图]]方法演示出規范玻色子怎样獲得質量。恩格勒团队并沒有提到任何关于希子的信息。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|221-222}}<ref name=Englert/>稍后，希格斯獨立发表论文概述怎样能夠应用局域規范对称性来迴避戈德斯通定理，他并沒有給出模型明确顯示戈德斯通玻色子被抵銷。<ref>{{cite journal

| doi =10.1016/0031-9163(64)91136-9}}</ref>不久之后，希格斯发表第二篇论文，他更仔細的表述這迴避方法，給出一个可行模型，并且用這模型演示出規范向量场怎样吃掉戈德斯通玻色子，因此獲得質量。他将這篇论文被呈送給《[[物理快報]]》，但是令人驚訝地沒有被接受。他无法理解，为什麼同样的学术刊物，会接受一篇关于「带質量規范玻色子可能存在」的论文，又会否決一篇描述「带質量規范玻色子实际模型」的文章。希格斯不因此而氣餒，他又添加了一些内容，從他給出的模型，他預测另外存在一种带質量玻色子，后来知名为「希格斯玻色子」<ref name="Carroll2012"/>{{rp|223-224}}<ref name=higgs508/>希格斯的1966年论文推导出希子的衰變機制；只有带質量玻色子可以[[衰變]]，假若找到衰變的跡象，就可以證实希子存在。<ref name=Ellis>{{citation

| archive-date =2016-08-17

| archive-url =https://web.archive.org/web/20160817081419/http://arxiv.org/abs/1201.6045

| dead-url =no

古拉尼团队论文提到了恩格勒团队与希格斯先前分別獨立发表的论文。古拉尼团队论文是唯一对于整个希格斯機制給出完整分析的论文。這论文也推导出希子的存在，但是希格斯的希子具有質量，而古拉尼团队的希子不具有質量，這結果令人疑問两种希子是否相同。在2009年与2011年发表的两篇论文中，古拉尼解释，在古拉尼团队給出的模型裏，取至最低阶近似，玻色子的質量为零，但是這質量的数值沒有被任何理论限制；取至较高阶，玻色子可以獲得質量。<ref>{{Cite journal | author=G.S. Guralnik | title=The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles | journal=International Journal of Modern Physics A| year=2009 | volume=24 | issue=14 | pages=2601–2627 | doi=10.1142/S0217751X09045431 | arxiv=0907.3466|bibcode = 2009IJMPA..24.2601G }}</ref><ref>{{cite arxiv |title=Guralnik, G.S. The Beginnings of Spontaneous Symmetry Breaking in Particle Physics. Proceedings of the DPF-2011 Conference, Providence, RI, 8–13 August 2011|date=11 October 2011|eprint=1110.2253v1 |author1=Guralnik |class=physics.hist-ph}}</ref>

希格斯機制不但解释了規范玻色子怎样獲得質量，還預测這些玻色子与标準模型的[[费米子]]之间的耦合。經过在[[大型正负电子对撞机]]（LEP）和[[SLAC 国家加速器实驗室|史丹佛线性加速器]]（SLAC）做精密测量实驗，很多預测都已經核对證实，因此确认大自然实际存在這一機制。<ref>{{cite web |url=http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ |title=LEP Electroweak Working Group |accessdate=2011-12-16 |archive-date=2008-04-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080403130809/http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ |dead-url=yes }}</ref>但物理学者仍旧不清楚希格斯機制到底是怎样发生，他们希望能從尋找希子所得到的結果獲得一些這方面的證据。

[[File:Mexican hat potential polar with details.svg|右|缩略图|200px|[[#基礎术语|希格斯勢]]与希格斯场 <math>\phi</math> 的关係形狀好似一頂[[自发对称性破缺|墨西哥帽]]。帽頂为希格斯勢的局域最大值，其希格斯场为零（<math>\phi=0</math>）；帽子谷底的任意位置为希格斯勢的最小值，其希格斯场不为零（<math>\phi>0</math>）。对于繞著帽子中心軸 <math>\hat{z}</math> 的旋轉，帽頂的位置不變，而帽子谷底的任意位置会改變，因此帽頂具有旋轉对称性，而帽子谷底的任意位置不具有旋轉对称性。]]

{{main|希格斯機制}}

[[量子力学]]的[[真空]]与一般认知的真空不同。在量子力学裏，真空并不是全无一物的空间，[[虛粒子]]会持續地[[隨機]]生成或湮灭于空间的任意位置，這会造成奥妙的量子效应。将這些量子效应纳入考量之后，空间的最低能量態，是在所有能量態之中，能量最低的能量態，又称为[[基態]]或「真空態」。最低能量態的空间才是量子力学的[[自由空间#真空的本質|真空]]。描述物理系统的方程式所具有的对称性，這最低能量態可能不具有，這现象称为自发对称性破缺。<ref name=Ellis/>

在标準模型裏，为了滿足局域規范不變性，[[規范玻色子]]的質量必須設定为零；但這不符合实驗觀察結果──W玻色子与Z玻色子都已經通过做实驗检驗确实擁有質量。因此，這些玻色子必須倚賴其它种機制或作用来獲得質量。

如右图所示，假定有一种遍布于宇宙的复值[[希格斯场]] <math>\phi</math> ，而[[#基礎术语|希格斯勢]]与希格斯场 <math>\phi</math> 的关係形狀好似一頂[[自发对称性破缺|墨西哥帽]]，最低能量態不在帽頂，而是在帽子谷底，在這裡有无窮多个简併的最低能量態，其对应的希格斯场不等于零。每一个最低能量態位置都不具有旋轉对称性。在這无窮多个最低能量態之中，只有一个最低能量態能夠被实现，旋轉对称性因此被打破，造成自发对称性破缺，因此使規范玻色子獲得質量，同時生成一种零質量玻色子，称为[[戈德斯通玻色子]]，而希子則是伴隨著希格斯场的粒子，是希格斯场的振动。<ref group="註" name=particlevibration/>但這戈德斯通玻色子并不符合实际物理。通过选择適当的[[規范场论|規范]]，戈德斯通玻色子会被抵銷，只存留带質量希子与带質量規范玻色子。总括而言，利用自发对称性破缺，使得規范玻色子獲得質量，這就是希格斯機制。在所有可以賦予規范玻色子質量，而同時又遵守[[規范场论|規范理论]]的可能機制中，這是最简單的機制。<ref name=Griffiths/>{{rp|378-381}}

按照希格斯機制，复值希格斯场（两个[[自由度 (物理学)|自由度]]）与零質量規范玻色子（[[橫场]]，如同光子一样，具有两个自由度）被變換为带質量标量粒子（希子，一个自由度）与带質量規范玻色子（戈德斯通玻色子變換为一个[[縱场]]，加上先前的橫场，共有三个自由度），自由度守恒。<ref>{{cite book

[[费米子]]也是因为与希格斯场相互作用而獲得質量，但它们獲得質量的方式不同于W玻色子、Z玻色子的方式。在[[规范场论]]裏，为了滿足[[規范场论|局域規范不變性]]，必須設定费米子的质量为零。通过[[湯川耦合]]，费米子也可以因为自发对称性破缺而獲得質量。<ref name=Peskin>{{cite book

=== 标準模型希子的性質 ===

稍微复杂一点，但更实际一点，在[[最小标準模型]]（minimal standard model）裏，希格斯场是复值二重態，是由两个复值标量场，或四个实值标量场組成，其中，两个带有电荷，两个是中性。在這模型裏，還有四个零質量規范玻色子，都是橫场，如同光子一样，具有两个自由度。总合起来，一共有十二个自由度。自发对称性破缺之后，一共有三个規范玻色子会獲得質量、同時各自添加一个縱场，总共有九个自由度，另外還有一个具有两个自由度的零質量規范玻色子，剩下的一个自由度是带質量的希子。三个带質量規范玻色子分別是[[W及Z玻色子|W⁺、W^-和Z玻色子]]。零質量規范玻色子是光子。<ref name=Gunion>{{citation | last =Gunion | first =John | title =The Higgs Hunter's Guide | publisher =Westview Press | edition =illustrated, reprint | year =2000 | isbn =9780738203058}}</ref>{{rp|1-3}}由于希格斯场是标量场（不会因[[劳侖茲變換]] 而改變），希子不具有[[自旋]]。希子不带电荷，是自己的[[反粒子]]，具有[[CP破坏|CP-偶性]]。<ref name=Griffiths/>{{rp|401-405}}<ref name=Bernardi>{{Citation| last =Bernardi| first =G.| title =Higgs Bosons: Theory and Searches| year =2012| url =http://pdg.lbl.gov/2012/reviews/rpp2012-rev-higgs-boson.pdf| accessdate =2016-03-03| archive-date =2021-03-08| archive-url =https://web.archive.org/web/20210308081640/https://pdg.lbl.gov/2012/reviews/rpp2012-rev-higgs-boson.pdf| dead-url =no}}</ref>{{rp|7,8}}

标準模型并沒有預测希子的質量。<ref name=atlas-higgs-diagrams>{{cite web|title=Explanatory Figures for the Higgs Boson Exclusion Plots |url=http://atlas.ch/news/2011/simplified-plots.html |work=ATLAS News |publisher=CERN |accessdate=6 July 2012 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121007222002/http://www.atlas.ch/news/2011/simplified-plots.html |archivedate=2012-10-07}}</ref>假若質量在115和180 GeV之间，則能量尺度直到[[普朗克尺度]]（10¹⁹ GeV）上限，标準模型都有效。<ref name=Bernardi/>{{rp|7,8}}基于标準模型的一些不令人滿意的性質，許多理论学者认为[[后标準模型]]的新物理会出现于TeV能量尺度。<ref>{{cite conference

|year=2009}}</ref>希子（或其他的电弱对称性破缺機制）能夠具有的質量的尺度上限是1.4 TeV；超过此上限，标準模型變得不相容，因为对于某些散射过程違反了[[么正性]]。<ref name=Tilman2012>{{cite book

|at=Sec. 1.2.2}}</ref>现今，学术界有超过一百种不同关于希格斯質量的理论預测。<ref name=Higgs-mass>{{cite arxiv |author=T. Schücker |year=2007 |title=Higgs-mass predictions |class=hep-ph |eprint=0708.3344|pages=pp. 20}}</ref>

理论而言，希子的質量或許可以间接估計。在标準模型裏，希子会造成一些间接效应。最值得注意的是，希格斯迴路会造成W玻色子質量和Z玻色子質量的小額度修正。通过整体擬合從各个对撞機獲得的精密电弱数据，可以估計希子的質量为{{val|94|+29|-24|u=GeV}}，或小于{{val|152|u=GeV}}，[[希格斯玻色子的实驗探索#统計学术语|置信水平]]95%。<ref name=Bernardi/>{{rp|12-14}}<ref>{{Cite web |url=http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ |title=The LEP Electroweak Working Group |accessdate=2011-12-16 |archive-date=2008-04-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080403130809/http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ |dead-url=yes }}</ref>

希子可能会与前面提到的标準模型粒子相互作用，但也可能会与詭祕的[[大質量弱相互作用粒子]]相互作用，形成[[暗物質]]，這在近期天文物理学研究领域裏，是很重要的论題。<ref>{{Citation| last = Jackson | first = C.B.| last2 = Servant| first2 = G.| last3 = Shaughnessy| first3 = Gabe| last4 = Tait| first4 = Tim| last5 = Taoso| first5 = Marco| title = Higgs in space!| journal = Journal of Cosmology and Astroparticle Physics| volume = 2010| issue = 4

=== 希子的制備 ===

粒子对撞機嘗试通过碰撞两束高能量粒子的方式来制備希子。实际物理反应依使用的粒子与碰撞能量而定。<ref name="HprodLHC">{{cite journal

</ref>{{noteTag|name="production_rate"|物理学者估計，制成希子的[[或然率]]非常微小，在每10¹⁰次碰撞中，大约只会制成1个希子。這估算假設大型强子对撞機运作的質心能量为7TeV。制成希子的总[[截面 (物理)|截面]]为10 [[靶恩#常用词头|皮靶]]，<ref name="HprodLHC"/>而質子－質子碰撞的总截面为110[[靶恩#常用词头|毫靶]]。<ref>{{cite web

|accessdate=26 July 2012

|archive-date=2020-03-26

|archive-url=https://web.archive.org/web/20200326021534/https://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/collisions.htm

|dead-url=no

|[[File:Higgs-Higgsstrahlung.svg |无框|upright=.7]]<br />希子制动輻射

|[[File:Higgs-tt-fusion.svg |无框|upright=.7]]<br />頂夸克融合

* 膠子融合：[[膠子]]是负责传遞[[强交互作用]]的[[玻色子]]。它们把[[重子]]内部的[[夸克]]捆綁在一起。假若碰撞粒子为重子，例如，在兆电子伏特加速器裏的[[質子]]与[[反質子]]，或在大型强子对撞機裏的質子，則最有可能发生两个膠子（<math>g</math> ）碰撞在一起。制備希子最简單的方法就是两个膠子碰撞后，經过虛[[夸克|夸克圈]]而形成希子。由于希子与粒子的耦合跟粒子的質量成正比，粒子質量越大，融合反应越容易发生。实际而言，只需要考慮虛[[頂夸克]]（<math>t</math> ）与虛[[底夸克]]（<math>b</math> ）的贡獻，它们是質量最大的两种夸克。在兆电子伏特加速器、大型强子对撞機裏，這是主要反应，比任何其它反应的发生次数多十倍以上。<ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodTeva"/>

* 希子制动輻射：假若基本费米子（<math>f</math> ）与其反费米子（<math>\overline{f}</math> ）相碰撞，例如夸克与反夸克相碰撞，或电子与正电子相碰撞，則会形成一个虛W玻色子或虛Z玻色子，假若带有足夠能量，則可能会发射出希子。在大型正负电子对撞机裏，這是主要反应，电子与正电子相碰撞形成虛Z玻色子。在兆电子伏特加速器裏，這是第二主要反应。在大型强子对撞機裏，這是第三主要反应，因为是两束質子相碰撞，与兆电子伏特加速器相比，大型强子对撞機比较不容易制備夸克与反夸克相碰撞。<ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodTeva"/><ref name="HprodLEP"/>

* 向量玻色子融合：两个夸克分別发射一个W玻色子或Z玻色子，然后以 <math>W^+W^-</math> 或 <math>ZZ</math> 方式合併形成一个中性希子。在大型正负电子对撞机、大型强子对撞機裏，這是第二主要反应。例如，[[上夸克]]与[[下夸克]]分別发射 <math>W^+</math> 与 <math>W^-</math> ，然后以 <math>W^+W^-</math> 方式合併形成一个中性希子。<ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodLEP"/>

* 頂夸克融合：两个[[膠子]]（<math>g</math>）分別衰變为两个[[頂夸克]]（<math>t</math> ）[[反頂夸克]]（<math>\overline{t}</math> ）粒子对，然后 <math>t</math> 与 <math>\overline{t}</math> 合併形成一个中性希子（<math>H^0</math> ）。這反应的发生次数很少（低过两个[[数量级]]）。 <ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodTeva"/>

=== 希子的衰變 ===

[[File:Higgsdecaywidth.svg|缩略图|右|200px|标準模型所預测的希子[[衰變|衰變寬度]]与質量有关。]]

[[File:HiggsBR.svg|缩略图|右|200px|标準模型所預测的希子的几种不同衰變模式的[[分支比]]与質量有关。]]

在[[量子力学]]裏，假若粒子有可能[[衰變]]成一組質量较轻的粒子，則這粒子必会如此衰變。<ref>{{cite web|url=http://www.guardian.co.uk/science/life-and-physics/2012/jun/22/higgs-boson-particlephysics|title=Why does the Higgs decay?|first=Lily|last=Asquith|work=Life and Physics|publisher=The Gaurdian|date=22 June 2012|accessdate=14 August 2012|archive-date=2013-04-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20130419180834/http://www.guardian.co.uk/science/life-and-physics/2012/jun/22/higgs-boson-particlephysics|dead-url=no}}</ref>衰變发生的[[機率]]与几种因素有关：質量差值、耦合强度等等。标準模型已将大多数這些因素設定，希子質量是一个例外。假設希子質量为{{val|126|u=GeV}}，則标準模型預测[[平均壽命]]（mean lifetime）大约为{{val|1.6|e=-22|u=秒}}。{{noteTag|name="meanlife"|在[[标準模型]]裏，質量为{{val|126|u=GeV}}的希子，其总衰變寬度預测为{{val|4.21|e=-3|u=GeV}}。<ref name="LHCcrosssections">{{cite journal|title=Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions|author=LHC Higgs Cross Section Working Group　|journal=CERN Report 2 (Tables A.1 – A.20)|arxiv=1201.3084|bibcode = 2012 |volume=1201 |year=2012 |page=3084 }}</ref>平均壽命 <math>\tau</math> 与衰變寬度 <math>\Gamma</math> 的关係为 <math>\tau = \hbar/\Gamma</math> ；其中， <math>\hbar</math> 是[[约化普朗克常数]]。}}

由于希子会与每一种「已知」带質量基本粒子相互作用，希子有很多种不同的衰變道。每种衰變道都有其发生的機率，称为[[分支比]]（branching ratio），定义为這种衰變道发生的次数除以总次数。右图展示出，标準模型預测的几种不同衰變模式的分支比与質量之间的关係。

在這几种希子衰變道之中，有一种衰變道是分裂为费米子反费米子对。对于希子衰變，产物質量越大，則耦合强度越大（呈线性或平方关係）。<ref name=Griffiths/>{{rp|401-405}}因此，希子比较可能衰變为较重的费米子，希子应该最常衰變为頂夸克反頂夸克对。但是，這种衰變必須遵守[[运动学]]约束，即希子質量必須大于{{val|346|u=GeV}}，頂夸克質量的两倍。假設希子質量为{{val|126|u=GeV}}，則标準模型預测最常发生的衰變为底夸克反底夸克对，機率为56.1%。第二常发生的衰變是[[τ子|陶子]]反陶子对，機率为6%<ref name="LHCcrosssections"/>。

希子也有可能分裂为一对带質量規范玻色子。对于這模式，希子最有可能衰變为一对W玻色子，假設希子質量为{{val|126|u=GeV}}，則機率为23.1%。在這之后，W玻色子可以衰變为夸克与反夸克，或者，衰變为轻子与微中子。這最后一种模式不能被重建，因为无法探测到微中子。希子衰變为一对Z玻色子会給出较乾净的訊号，若果Z玻色子会繼續衰變为易探测的带电荷轻子反轻子对（[[电子]]或[[緲子]]）。假設希子質量为{{val|126|u=GeV}}，則機率为2.9%。<ref name="LHCcrosssections"/>

希子還可能衰變为零質量膠子，但是中间需要經过夸克圈。<ref name=DJouadi1>{{cite journal

| doi =10.1016/j.physrep.2007.10.004}}</ref>对于這模式，最常会經过頂夸克圈，因为頂夸克最重，也因为如此，雖然這是个單圈图（one-loop diagram），而不是樹图（tree-level diagram），它发生的衰變機率仍旧可觀，不容忽略。假設希子質量为{{val|126|u=GeV}}，則機率为8.5%。<ref name="LHCcrosssections"/>

比较稀有的是希子衰變为零質量光子，機率为0.2%，這过程中间需要經过费米子圈或Ｗ玻色子圈。<ref name=DJouadi1/>由于光子的能量与动量可以非常準确地测量，衰變粒子的質量可以準确重建出来。所以，在探索低質量希子的实驗中，這过程非常重要。<ref name=Bernardi/>{{rp|10}}<ref name="LHCcrosssections"/>

所有应用希格斯機制来解释質量問題的模型中，最小标準模型只設定了一个复值二重態希格斯场，是最简單的标準模型。其它模型的希格斯场可能会被延伸成具有更多二重態或三重態。[[双希格斯二重態模型]]（two-Higgs-doublet models, 2HDM）設定了两个复值二重態希格斯场，是在所有其它种模型中比较受到认可的模型，主要原因为<ref name=Gunion/>{{rp|195}}

# 在所有其它种模型中，它是最小、最简單的模型。

# 它能夠添加更多物理现象，例如，带电荷的希子。

# 低能量超对称模型必須具有這种結构。

双希格斯二重態模型預言{{Link-en|五重態|quintet}}标量粒子的存在：两个CP-偶性的中性希子 h⁰、H⁰，一个CP-奇性的中性希子 A⁰，和两个带电荷希子 H⁺、H^-。不同版本的2HDM与最小标準模型的分辨方法主要建立于它们的耦合常数与希格斯衰變的分支比都不相同。在模型I裏，一个二重態能与所有种类的夸克耦合，另一个二重態則不能与任何夸克耦合。在模型II裏，一个二重態能与[[上型夸克]]（up-type quark）耦合，另一个二重態則与[[下型夸克]]（down-type quark）耦合。<ref group="註">上型夸克带有电荷+{{Frac|2|3}}，[[上夸克]]、[[魅夸克]]、[[頂夸克]]都是上型夸克；下型夸克带有电荷−{{Frac|1|3}}，[[下夸克]]、[[奇夸克]]、[[底夸克]]都是下型夸克。</ref><ref name=Branco1>{{cite journal

| archive-date =2021-03-16

| archive-url =https://web.archive.org/web/20210316151203/https://arxiv.org/abs/1106.0034

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}}</ref>[[超对称]]模型（SUSY）是标準模型的一种延伸，属于2HDM模型II。在超对称模型中，[[最小超对称模型]]（MSSM）的希格斯機制产生的希子数量最少。在最小标準模型裏，希子質量基本而言是一个自由参数，只要小于TeV能量尺度就行。在MSSM裏，最轻的CP-偶性的中性希子h⁰的質量上限大约为110-{{val|135|u=GeV}}。假若希子質量在{{val|125|u=GeV}}左右，則MSSM的模型参数会被强列约束。<ref name=Arbey>{{cite journal

在[[艺彩理论]]（{{lang|en|technicolor theory}}）裏，两个强烈束縛的费米子所形成的粒子对扮演了希格斯场的角色。[[頂夸克凝聚理论]]（{{lang|en|top quark condensate theory}}）提出希格斯场被頂夸克与反頂夸克共同組成的复合场替代的概念。有些模型完全不提供希格斯场，电弱对称性破缺是倚賴[[額外维度]]来达成。<ref>{{citation |first=C. |last=Csaki |first2=C. |last2=Grojean |first3=L. |last3=Pilo |first4=J. |last4=Terning |year=2004|title=Towards a realistic model of Higgsless electroweak symmetry breaking |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=92 |issue=10 |pages=101802 |doi=10.1103/PhysRevLett.92.101802 |id= |pmid=15089195 |arxiv=hep-ph/0308038 |bibcode=2004PhRvL..92j1802C}}</ref><ref>{{citation |first=C. |last=Csaki |first2=C. |last2=Grojean |first3=L. |last3=Pilo |first4=J. |last4=Terning |year=2004 |title=Gauge theories on an interval: Unitarity without a Higgs |journal=[[Physical Review D]] |volume=69 |issue=5 |pages=055006 |doi=10.1103/PhysRevD.69.055006 |id= |last5=Terning |first5=John |arxiv=hep-ph/0305237|bibcode = 2004PhRvD..69e5006C }}</ref>

== 实驗探索 ==

{{main|希格斯玻色子的实驗探索}}

为了要制成希子，在粒子对撞機裏，两道粒子束被加速到非常高能量，然后在[[粒子探测器]]裏相互碰撞，有時候，异乎尋常地，会因此生成产物希子。但是希子会在生成后会在非常短暫時间内发生衰變，无法直接被探测到，探测器只能記錄其所有衰變产物（「衰變特徵」），從這些实驗数据，重建衰變过程，假若符合希子的某种衰變道，則歸类为希子可能被生成事件。实际而言，很多种过程都会出现类似的衰變特徵。很庆幸地是，标準模型精确地預言所有可能衰變模式与对应的[[或然率]]，假若探测到更多能夠匹配希子衰變特徵的事件，而不是更多不同于希子衰變特徵的事件，則這应该是希子存在的强烈證据。

在大型强子对撞機裏，由于粒子碰撞生成希子的事件機率非常稀有，大约为百億分之一，<ref group="註" name="production_rate"/>很多其它种碰撞事件具有类似的衰變特徵，物理学者必須蒐集与分析几百万億个碰撞事件，只有顯示出与希子相同衰變特徵的事件才可被視为是可能的希子衰變事件。在确认发现新粒子之前，两个獨立的粒子探测器（ATLAS与CMS）所觀测到的衰變特徵出自于背景隨機标準模型的事件機率，都必須低于百万分之一，也就是說，觀测到的事件数量比沒有新粒子的事件数量，两者之间相异的程度为5个[[标準差]]。更多碰撞数据能夠讓物理学者更为正确地辨认新粒子的物理性質，從而決定新粒子是否为标準模型所描述的希子，還是其它种假想粒子。

低能量实驗設施可能无法找到希子，必須建造一座高能量粒子对撞機，這对撞機還需要具有高亮度来确保蒐集到足夠的碰撞数据。另外，還需要高功能电脑設施来有序处理大量碰撞数据（大约25[[petabyte]]每年）。至2012年为止，它的附属电脑設施，[[全球大型强子对撞機計算網格]]（Worldwide LHC Computing Grid）已处理了超过三百万億（3×10¹⁴）个碰撞事件。這是全球最大的[[網格|計算網格]]，隸属于它的170个电算設施，散布在36国家，是以[[分布式计算]]的模式链接在一起。<ref>[http://wlcg.web.cern.ch/ Worldwide LHC Computing Grid main page] 14 November 2012: ''"[A] global collaboration of more than 170 computing centres in 36 countries ... to store, distribute and analyse the ~25 Petabytes (25 million Gigabytes) of data annually generated by the Large Hadron Collider"''</ref><ref>[http://lcg-archive.web.cern.ch/lcg-archive/public/overview.htm What is the Worldwide LHC Computing Grid? (Public 'About' page)] 14 November 2012: ''"Currently WLCG is made up of more than 170 computing centers in 36 countries...The WLCG is now the world's largest computing grid"''</ref>

最早大規模搜尋希子的实驗設施是[[欧洲核子研究組織]]的[[大型正负电子对撞機]]，它在1990年代开始运作，直到2000年为止，但它并沒有找到希子的确切存在證据，這是因为它的专长是精密测量粒子的性質。{{noteTag|月球繞著地球公轉時，它的引力所造成的潮汐现象，会使得LEP粒子軌道的总长度（~27km）每天延伸或收縮达1mm，這麼微小的差异也能夠被LEP夠测量得到。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|63}}}}根据大型正负电子对撞機所收集到的数据，标準模型希子的質量下限被設定为114.4 GeV，置信水平95%。<ref group="註">就在大型正负电子对撞機準備关機之前，曾經探测到一些特別值得注意的超額事件，但由于事件数量不夠，主管單位并沒有将其除役時间延后，因为這会耽擱大型强子对撞機的建造。</ref>這意味著假若希子存在，則它应该会重于{{val|114.4|u=GeV/c2}}。<ref name="Yao 2006">{{cite journal|author=W. M. Yao|year=2006|3=|url=http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/higgs_s055.pdf|title=Searches for Higgs Bosons|journal=Journal of Physics G|volume=33|issue=|page=1|arxiv=astro-ph/0601168|bibcode=2006JPhG...33....1Y|doi=10.1088/0954-3899/33/1/001|display-authors=1|author2=<Please add first missing authors to populate metadata.>|ref=harv|access-date=2011-12-18|archive-date=2017-01-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20170127020424/http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/higgs_s055.pdf|dead-url=yes}}</ref>

[[费米实驗室]]的[[兆电子伏特加速器]]繼承了先前搜尋希子的任务。1995年，它发现了[[頂夸克]]。为了搜尋希子，設施的功能被大大提升，但這并不能保證兆电子伏特加速器会发现希子。在那時期，它是唯一正在运作中的超级对撞機，[[大型强子对撞機]]正在建造，[[超导超大型加速器]]計画已于1993年取消。历經多年运作，兆电子伏特加速器只能对于更进一步排除希子質量值域做出贡獻，由于能量与[[亮度]]无法与建成的大型强子对撞機競争，于2011年9月30日除役。從分析獲得的实驗数据，兆电子伏特加速器团队排除希子的質量在100-{{val|103|u=GeV}}、147-{{val|180|u=GeV}}以内，[[置信水平]]95%。在能量115–{{val|140|u=GeV}}之间区域，超額事件的统計顯著性为2.5个[[希格斯玻色子的实驗探索#统計学术语|标準差]]，這对应于在550次事件中，有一次事件是歸咎于统計漲落。這結果仍旧未能达到5个标準差，因此不能夠作定论。<!--read conclusion of report--><ref name=tev12>{{cite web

| date = 2 July 2012

| accessdate = 2 July 2012

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| date = 2 July 2012

[[欧洲核子研究組織]]的[[大型强子对撞機]]（LHC）的設計目标之一为能夠确认或排除希子的存在。在瑞士[[日内瓦]]附近乡村的地底下，圓周为27&nbsp;km的坑道裏，两个質子束相撞在一起，最初以{{val|3.5|u=TeV}}每質子束（总共{{val|7|u=TeV}}），大约为兆电子伏特加速器的3.6倍，未来還可提升至{{nowrap|2 × 7 TeV}}（总共{{val|14|u=TeV}}）。根据[[#标準模型希子的性質|标準模型]]，假若希子存在，則這麼高能量的碰撞应该能夠将它揭露出来。<ref name=Tilman2012 />這是史上最复杂的科学設施之一。在开啟测试后僅僅九天，由于磁铁与磁铁之间电接連缺陷，发生[[超导磁体|磁体失超]]事件，造成50多个超导磁铁被毀坏、真空系统被汙染，整个运作被迫延遲了14个月，直到2009年11月才再度重新运作 。<ref group="註" name=quench>磁体失超指的是，由于[[超导磁铁]]的局部过热，失去超导性質。假若发生磁体失超，[[电阻]]可能会重新出现，因此引起[[焦耳加热]]（Joule heating），热能快速蔓延至整个磁铁，使得磁铁周围的冷卻劑开始沸腾。</ref><ref name=cern1015>{{cite web

|date=15 October 2008

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|date=19 June 2009

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2010年3月，LHC开始緊鑼密鼓地进行数据搜集与分析。<ref name=cern0503>{{cite web |url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/18/News%20Articles/1262593?ln=en |title='&#39;CERN Bulletin'&#39; Issue No. 18-20/2010 - Monday 3 May 2010 |publisher=Cdsweb.cern.ch |date=3 May 2010 |accessdate=7 December 2011 |archive-date=2018-05-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180526031456/http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/18/News+Articles/1262593?ln=en |dead-url=no }}</ref>2011年12月，LHC的两个主要粒子探测器，[[超環面儀器]]（ATLAS）和[[緊湊緲子线圈]]（CMS）的实驗团队，已将希子的可能質量值域縮小至115-130 GeV（ATLAS）与117-127 GeV （CMS）。另外，ATLAS在質量范围125-{{Val|126|u=GeV}}探测到超額事件，统計顯著性为3.6个标準差，CMS在質量范围{{Val|124|u=GeV}}探测到超額事件，统計顯著性为2.6个标準差。<ref name=nature1213>{{cite news |url=http://www.nature.com/news/detectors-home-in-on-higgs-boson-1.9632 |title=Detectors home in on Higgs boson |publisher=Nature News |date=13 December 2011 |accessdate=13 December 2011 |archive-date=2012-07-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120703135759/http://www.nature.com/news/detectors-home-in-on-higgs-boson-1.9632 |dead-url=no }}</ref>由于[[统計顯著性]]并不夠大，尚无法做結论或甚至正式当作一个觀察事件。但是，两个探测器都獨立地在同样質量附近检测出超額事件，這事实使得粒子物理社团极其振奮，<ref>[http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-16158374 LHC: Higgs boson 'may have been glimpsed'&nbsp;– BBC News, 13 December 2011] &nbsp;– ''"two experiments at the LHC see hints of the Higgs at the same mass, fuelling huge excitement"'' ... ''"the simple fact that both Atlas and CMS seem to be seeing a data spike at the same mass has been enough to cause enormous excitement in the particle physics community."''</ref>期望能夠在检驗完畢2012年的碰撞数据之后，于明年年底排除或确认标準模型希子的存在。CMS团队发言人[[吉多•桐迺立]]（Guido Tonelli）表示：「统計顯著性不夠大，无法做定论。直到今天为止，我们所看到的与背景漲落或与玻色子存在相符合。更仔細的分析与這精心打造的巨環在2012年所贡獻出的更多数据必定会給出一个答案。」<ref name="CERN 13 dec 2011">{{cite press|date=13 December 2011|title=ATLAS and CMS experiments present Higgs search status|url=http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/12/atlas-and-cms-experiments-present-higgs-search-status|publisher=CERN Press Office|quote=the statistical significance is not large enough to say anything conclusive. As of today what we see is consistent either with a background fluctuation or with the presence of the boson. Refined analyses and additional data delivered in 2012 by this magnificent machine will definitely give an answer|accessdate=14 September 2012|archive-date=2012-12-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20121213143159/http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/12/atlas-and-cms-experiments-present-higgs-search-status|dead-url=no}}</ref>

| [[费曼图]]展示，被緊湊緲子线圈与超環面儀器探测到的低質量（～125GeV）可能候选希子的最乾净制成与衰變道。对于這質量，最主要制成機制是膠子融合──两个[[膠子]]經由一个[[夸克]]圈融合成希子。

左图是「双光子道」：希子經由一个夸克圈衰變为两个光子。

右图是「四轻子道」：希子衰變为两个Z玻色子，每一个Z玻色子又轻子衰變为一个轻子与一个反轻子（电子或緲子）。

对于在這两个探测实驗裏這些衰變道所做的分析，都达到统計顯著性大于5个[[希格斯玻色子的实驗探索#统計学术语|标準差]]<ref name="cmsdez14">{{Cite arXiv

2012年6月22日，[[欧洲核子研究組織]]发表聲明，将要召开专題討论会与新聞发布会，報告关于尋找希子的最新研究結果。<ref name="autogenerated1">{{cite web |url=http://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=196564 |title=Press Conference: Update on the search for the Higgs boson at CERN on 4 July 2012 |publisher=Indico.cern.ch |date=22 June 2012 |accessdate=4 July 2012 |archive-date=2012-07-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120721025910/https://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=196564 |dead-url=yes }}</ref><ref name="autogenerated2">{{cite news|url=http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR16.12E.html|title=CERN to give update on Higgs search|publisher=CERN|date=22 June 2012|accessdate=2 July 2011|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120624211614/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR16.12E.html|archivedate=2012年6月24日}}</ref>不消一刻，謠言传遍了新聞媒体，記者们与一些物理学者紛紛猜测欧洲核子研究組織是否会正式宣布證实希子存在。<ref name="timeslive1">{{cite web |url=http://www.timeslive.co.za/scitech/2012/06/28/higgs-boson-particle-results-could-be-a-quantum-leap |title=Higgs boson particle results could be a quantum leap |publisher=Times LIVE |date=28 June 2012 |accessdate=4 July 2012 |archive-date=2012-07-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120704142852/http://www.timeslive.co.za/scitech/2012/06/28/higgs-boson-particle-results-could-be-a-quantum-leap |dead-url=no }}</ref><ref>[http://www.abc.net.au/news/2012-07-04/cern-prepares-to-deliver-higgs-particle-findings/4108622 CERN prepares to deliver Higgs particle findings] &nbsp;– Australian Broadcasting Corporation&nbsp;– Retrieved 4 July 2012.</ref>

7月4日，欧洲核子研究組織举行专題討论会与新闻发布会宣布，緊湊緲子线圈发现质量为{{val|125.3|0.6|ul=GeV}}的新玻色子，标准差为4.9；<ref name=cms1207 /><ref name=cms1207b>{{Cite journal|author=CMS collaboration|title=Observation of a new boson with a mass near 125 GeV|journal=CMS-PAS-HIG-12-020|Volume=|issue=|pages=|doi=|date=2012|arxiv=|url=http://cdsweb.cern.ch/record/1460438|access-date=2012-07-12|archive-date=2021-02-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20210209190834/http://cdsweb.cern.ch/record/1460438|dead-url=no}}</ref>超環面儀器发现质量为126.5GeV的新玻色子标准差为4.6。<ref name=atlas1207 /><ref name=atlas1207c>{{Cite journal|author=ATLAS collaboration|title=Observation of an Excess of Events in the Search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC|journal=ATLAS-CONF-2012-093|Volume=|issue=|pages=|doi=|date=2012|arxiv=|url=http://cdsweb.cern.ch/record/1460439|access-date=2012-07-12|archive-date=2020-12-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20201214124639/http://cdsweb.cern.ch/record/1460439|dead-url=no}}</ref>物理学者认为这两个粒子可能就是希子。欧洲核子研究組織的所长说：“从一个外行人的角度来说，我们已经发现希子了；但从一个内行人的角度来说，我们还需要更多的数据。”<ref name=cern1207>{{cite news |url=http://press.web.cern.ch/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-long-sought-higgs-boson |title=CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson |publisher=CERN |date=4 July 2012 |accessdate=4 July 2012 |archive-date=2012-10-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121029135735/http://press.web.cern.ch/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-long-sought-higgs-boson |dead-url=no }}</ref>

一旦将其它种类的緊湊緲子线圈相互作用纳入計算，<ref name=cms1207 />這两个实驗达到局部[[统計顯著性]]5个[[希格斯玻色子的实驗探索#统計学术语|标準差]]──錯誤機率低于百万分之一。在新闻发布之前很长一段時间，两个团队彼此之间不能互通訊息，這样才能确保每一个团队得到的結果不会受到另一个团队的影響而发生任何偏差，這也可以讓两个团队各自獨立得到的研究結果可以彼此相互核对。<ref name="msnbc-discovery">{{cite news|url=http://www.msnbc.msn.com/id/47783507/ns/technology_and_science-science/t/hunt-higgs-boson-hits-key-decision-point|title=The hunt for the Higgs boson hits key decision point|publisher=MSNBC|date=2012-06-12|accessdate=2012-09-05|archive-date=2012-06-30|archive-url=https://web.archive.org/web/20120630005146/http://www.msnbc.msn.com/id/47783507/ns/technology_and_science-science/t/hunt-higgs-boson-hits-key-decision-point|dead-url=no}}</ref>

如此規格的證据，通过两个被隔离团队与实驗的獨立确定，已达到确定发现所需要的正式标準。欧洲核子研究組織的治学態度非常严謹，不愿意引人非议；欧洲核子研究組織表明，新发现的粒子与希子相符，但是物理学者尚未明确地认定這粒子就是希子，仍旧需要更进一步蒐集与分析数据才能夠做定论。<ref name=cern1207 />換句話說，從实驗觀测顯示，新发现的玻色子可能是希子，很多物理学者都认为非常可能是希子，现在已經證实有一个新粒子存在，但仍旧需要更进一步研究這粒子，必需排除這粒子或許不是希子的任何可疑之处。

7月31日，[[欧洲核子研究組織]]的[[緊湊緲子线圈]]小組和[[超環面儀器]]小組分別提交了新的探测結果的论文，将這种疑似希子的粒子的質量确定为緊湊緲子线圈的125.3 GeV（统計誤差：±0.4、系统誤差：±0.5、统計顯著性：5.8个标準差）<ref name=cms1207>{{cite web | url = http://cms.web.cern.ch/news/observation-new-particle-mass-125-gev | title = Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV | first = Lucas | last = Taylor | date = 2012-07-04 | work = CMS Public Website | publisher = CERN | accessdate = 2012-07-05 | archive-date = 2012-07-05 | archive-url = https://web.archive.org/web/20120705040217/http://cms.web.cern.ch/news/observation-new-particle-mass-125-gev | dead-url = no }}</ref><ref name="cms-0731">{{Cite |url=http://arxiv.org/pdf/1207.7235 |title=Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC |author=CMS Collaboration |date=31 July 2012 |accessdate=15 August 2012}}</ref>和超環面儀器的126.0 GeV（统計誤差：±0.4、系统誤差：±0.4、统計顯著性：5.9个标準差）。<ref name=atlas1207>{{cite web|title=Latest Results from ATLAS Higgs Search |publisher=ATLAS |url=http://www.atlas.ch/news/2012/latest-results-from-higgs-search.html |date=2012-07-04 |accessdate=2012-07-04 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120707132113/http://www.atlas.ch/news/2012/latest-results-from-higgs-search.html |archivedate=2012-07-07 }}</ref><ref name="atlas-0731">{{Cite |url=http://arxiv.org/abs/1207.7214 |title=Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC |author=ATLAS Collaboration |date=31 July 2012 |accessdate=15 August 2012 |archive-date=2014-06-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140627093439/http://arxiv.org/abs/1207.7214 |dead-url=no }}</ref>

2013年3月14日，[[欧洲核子研究組織]]发布新聞稿表示，先前探测到的新[[粒子]]是希子。<ref name=sciencemag0314/><ref name=CERN0314/>

[[File:Event display of a 4-muon candidate in the ATLAS detector.png|右|缩略图|200px|在超環面儀器裏，4-緲子候选事件示意图。]]

[[File:3D view of an event recorded with the CMS detector in 2012 at a proton-proton centre of mass energy of 8 TeV.png|右|缩略图|200px|在緊湊緲子线圈探测器裏，從質心能量为8 TeV的質子-質子碰撞事件記錄数据制作出的三维绘景图。]]

2013年3月14日，欧洲核子研究組織公开确认：

:"緊湊緲子线圈小組与超環面儀器小組已对這粒子所擁有的自旋、宇称可能会产生的狀況仔細分析比较，這些都指向零自旋与偶宇称（符合标準模型的两个对于希子的基要判据）。這事实，再加上测量到的新粒子与其它粒子彼此之间的相互作用，强烈顯示這就是希子。<ref name="CERN0314" />

這也是第一个被发现的基本[[标量粒子]]。<ref group="註">标量粒子是一种自旋为零的粒子，這术语出自量子场论，指的是对于[[洛伦兹变换]]的某种變換性質</ref><ref name="WSJ 14 March 2013">{{cite news|last=NAIK|first=GAUTAM|title=New Data Boosts Case for Higgs Boson Find|url=http://online.wsj.com/article/SB10001424127887324077704578359850108689618.html|accessdate=15 March 2013|newspaper=[[Wall Street Journal]]|date=2013-03-14|quote='We've never seen an elementary particle with spin zero,' said Tony Weidberg, a particle physicist at the University of Oxford who is also involved in the CERN experiments|archive-date=2013-10-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20131010185900/http://online.wsj.com/article/SB10001424127887324077704578359850108689618.html|dead-url=no}}</ref>以下列出几个检试這125GeV粒子是否为希子的实驗項目：<ref name="strassler nov 2012">{{cite web|last=Strassler|first=Matt|title=Higgs Results at Kyoto|url=http://profmattstrassler.com/2012/11/14/higgs-results-at-kyoto/|work=Of Particular Significance: Conversations About Science with Theoretical Physicist Matt Strassler|publisher=Prof. Matt Strassler's personal particle physics website|accessdate=10 January 2013|date=2012-11-14|archive-date=2021-03-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20210308075720/https://profmattstrassler.com/2012/11/14/higgs-results-at-kyoto/|dead-url=no}}</ref><ref name="when higgs">{{cite web|last=Adam Falkowski (writing as 'Jester')|title=When shall we call it Higgs?|url=http://resonaances.blogspot.co.uk/2013/02/when-shall-we-call-it-higgs.html|publisher=Résonaances particle physics blog|accessdate=7 March 2013|date=2013-02-27|archive-date=2017-06-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20170629162456/http://resonaances.blogspot.co.uk/2013/02/when-shall-we-call-it-higgs.html|dead-url=no}}</ref>

* 玻色子：只有玻色子才能夠衰變为两个光子。從实驗已觀常到這125GeV粒子能夠衰變为两个光子，因此，這粒子是玻色子。<ref name="dieter July 2012"/>

* 零自旋：這可以從检驗衰變模式證实。在初始发现之時，觀察到125GeV粒子衰變为两个光子，根据[[朗道-杨定理|对称性定律]]，可以排除自旋为1，剩下两个候选自旋为0或2。這決定于衰變产物的运动軌道是否有嗜好方向，假若沒有，則自旋为0，否則，自旋为2。2013年3月，125GeV粒子的自旋正式确认为0。<ref name="CERN0314" /><ref name="dieter July 2012"/>

* 偶宇称（正宇称）：從研究衰變产物运动軌道的角度，可以查得到底是偶宇称還是奇宇称。有些理论主张，可能存在有[[膺标量]]（pseudoscalar ）希子，這种粒子擁有奇宇称。2013年3月，125GeV粒子的宇称暫時确认为正宇称。<ref name="CERN0314" /><ref>{{cite web | title =New boson's mirror image looks like the Higgs | work =Cern Courier | date =Jan 28, 2013 | url =http://cerncourier.com/cws/article/cern/52021 | access-date =2013-10-27 | archive-date =2018-06-14 | archive-url =https://web.archive.org/web/20180614214820/http://cerncourier.com/cws/article/cern/52021 | dead-url =no }}</ref>排除零自旋奇宇称假說，置信水平超过99.9%。<ref name=CMS_spin_parity>{{cite journal| author = CMS Collaboration| date = February 2013

| accessdate = 15 September 2014

* 衰變道：标準模型已对希子的衰變模式給出詳細預测，這包括双光子道、<math>W^+W^-</math> 道、<math>ZZ</math> 道、<math>b\overline{b}</math> 道、<math>\tau^+\tau^-</math> 道。LHC已于2013年觀察到双光子道、<math>W^+W^-</math> 道、<math>ZZ</math> 道，證实希格斯场可以与玻色子相互作用。<ref>{{cite web|last=The ATLAS Collaboration|title=Measurements of Higgs boson production and couplings in diboson final states with the ATLAS detector at the LHC|journal=Physics Letters B|volume=726|issue=1-3|pages=888-119|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269313006369#|publisher=Science Direct|doi=10.1016/j.physletb.2013.08.010|date=2013-10-07|access-date=2014-06-29|archive-date=2021-03-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20210317211750/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269313006369|dead-url=no}}</ref>LHC又于2014年觀察到其它两种模式 <math>b\overline{b}</math> 道、<math>\tau^+\tau^-</math> 道，證实希格斯场可以与费米子相互作用。這意味著希子不只是衰變至传遞作用力的玻色子，它還衰變至組成物質的费米子。<ref>{{cite web|last=The CMS Collaboration |title=Evidence for the direct decay of the 125 GeV Higgs boson to fermions|url= http://dx.doi.org/10.1038/nphys3005 |publisher=Nature Publishing Group doi= 10.1038/nphys3005 |date=2014-06-22}}</ref>对于這些模式，实驗初始得到的[[分支比]]（branching ratio）或[[衰變|衰變率]]結果稍微高过預期值，意味著這粒子的物理行为可能更为怪异，但是，CMS团队领导[[约瑟·英侃德拉]]（Joseph Incandela）认为，這分歧并不严峻。<ref name="dieter July 2012"/><ref>{{cite web|last=Adam Falkowski (writing as 'Jester')|title=Twin Peaks in ATLAS|url=http://www.resonaances.blogspot.it/2012/12/twin-peaks-in-atlas.html|publisher=Résonaances particle physics blog|accessdate=24 February 2013|date=2012-12-13|archive-date=2017-11-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20171108080337/http://resonaances.blogspot.it/2012/12/twin-peaks-in-atlas.html|dead-url=no}}</ref>

* 与質量相耦合：希子必須能夠通过希格斯场与質量相耦合，也就是說，与W玻色子、Z玻色子相耦合。对于[[#标準模型希子的性質|标準模型希子]]而言，所涉及的耦合常数 <math>c_V=1</math> 。從分析LHC实驗得到的数据， <math>c_V</math> 在标準模型数值的 15%内，置信水平95%。<ref name="when higgs" /><ref name="AT Last">{{Citation

其中，<math>c_V</math> 是耦合常数，<math>h</math> 是希子，<math>v</math> 是希格斯场真空期望值，<math>m_W</math> 是W玻色子質量，<math>W_{\alpha}^{\pm}</math> 是W玻色子，<math>m_Z</math> 是Z玻色子質量，<math>Z_{\alpha}</math> 是Z玻色子。}}

* 高能量碰撞結果仍旧与先前一致：在大型强子对撞機2015年重新开啟之后，碰撞能量将达到設計的{{nowrap|13 – 14 TeV}}，未来实驗将专注于尋找其它种类的希子（如同某些理论預测）与检试其它版本的粒子理论，实驗獲得的高能量結果必須与希格斯理论一致。<ref>{{citation

| archive-date =2021-03-17

| archive-url =https://web.archive.org/web/20210317211754/https://www.scientificamerican.com/article/higgs-boson-looks-standard-but-upgraded-lhc-may-tell-a-different-tale1/

| dead-url =no

|date=3 March 2009

|accessdate=24 June 2009

|archive-date=2009-03-06

|archive-url=https://web.archive.org/web/20090306183009/http://www.guardian.co.uk/science/blog/2009/mar/02/god-particle-peter-higgs-portrait-lhc

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|date=29 May 2009

|accessdate=24 June 2009

|archive-date=2009-06-15

|archive-url=https://web.archive.org/web/20090615050956/http://www.guardian.co.uk/science/blog/2009/may/29/why-call-it-the-god-particle-higgs-boson-cern-lhc

|dead-url=no

}}</ref>这一称呼激起了公众媒体对于希子的关注和兴趣。<ref name="ISample03032009" />莱德曼说他以“上帝粒子”为这粒子命名是因为这粒子“在当今物理学中处于极为中心的位置，对我们理解物质的结构极为关键、也极为难以捉摸”。<ref name="L&T">{{cite book| title = The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question | url = https://archive.org/details/godparticleifthe00lede | year = 1993| publisher = Houghton Mifflin Company| author = Leon M. Lederman and Dick Teresi}}</ref><ref name="ISample29052009"/><ref>Alister McGrath, [http://www.telegraph.co.uk/science/8956938/Higgs-boson-the-particle-of-faith.html Higgs boson: the particle of faith] , ''[[The Daily Telegraph]]'', Published 15 December 2011, Retrieved 15 December 2011.</ref>不过他也开玩笑地补充说另一个原因是“图书出版商不让他把这粒子称作‘该死的粒子（Goddamn Particle）’，尽管这別称可能更恰当地表达了希子杳无蹤跡的性质以及人们为之所付出的代价与遭受到的挫折感。”<ref name="L&T"/><ref>

{{cite news

|title=科学家：上帝粒子无关上帝(yahoo翻译)

|url=http://hk.news.yahoo.com/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AE%B6-%E4%B8%8A%E5%B8%9D%E7%B2%92%E5%AD%90%E7%84%A1%E9%97%9C%E4%B8%8A%E5%B8%9D-125900157.html

|work=Reuters

|date=2011-12-14

}}</ref>

然而，许多科学家却不喜欢这一称呼，因为它过分强调了这粒子的重要性和太宗教化。而且即使这粒子被发现，物理学者仍旧无法回答一些关于[[强相互作用]]、[[电弱相互作用]]、[[引力相互作用]]的统一化问题，以及宇宙的起源問題；<ref name="ISample29052009" />希格斯本人是无神论学者。

2009年，英国的《[[卫报]]》展开了一次重命名该粒子的競赛，并最终从提交的命名中选择了“香槟酒瓶玻色子”（{{lang|en|champagne bottle boson}}）作为最佳命名。“香槟酒瓶的瓶底正好是[[希格斯机制|希格斯势]]的形状，而且它常常在物理讲座中被用来作为图解。因此它绝非胡乱编造的名字，而是便于记忆、与物理实际相关的名字。”<ref>{{cite news

|date=12 June 2009

|accessdate=4 May 2010

|archive-date=2013-05-20

|archive-url=https://web.archive.org/web/20130520033238/http://www.guardian.co.uk/science/blog/2009/jun/05/cern-lhc-god-particle-higgs-boson

|dead-url=no

* [[希格斯機制]]

* [[希格斯玻色子的实驗探索]]

* [[探尋希格斯玻色子時间軸]]

* [[玻色-爱因斯坦统計]]

== 註释 ==

{{reflist|2}}

[[Category:質量]]