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什麼是希格斯場

假設的量子場

希格斯場是一個假設的量子場,以物理學家彼得·希格斯姓氏命名。它被認為遍布於整個宇宙,並且是標準模型中希格斯機制的一部分。根據希格斯機制,一些基本粒子通過與希格斯場相互作用而獲得質量。希格斯玻色子是希格斯場的量子激發,即希格斯場的振動。如果希格斯玻色子被找到,這將是對希格斯場存在的直接證實。

希格斯場是一種能量場,它在大爆炸之後向四面八方擴展。如果希格斯場的膨脹是均勻的,那麼這個場將是「平坦的」,即在各個方向上具有相同的強度。希格斯場的存在為基本粒子提供了質量,這是通過粒子與場的相互作用實現的。例如,W玻色子和Z玻色子通過套用希格斯機制於希格斯場獲得質量,而費米子則通過湯川耦合與希格斯場和費米子場的相互作用獲得質量。

希格斯場與其他量子場不同,因為它在三個重要方面有所區別。首先,所有的場都有一種叫做自旋的性質,而希格斯場是唯一一種已知的自旋為零的場。其次,希格斯場賦予了粒子質量,這是通過粒子與場的相互作用產生的。最後,希格斯場的存在導致了一種現象,即宇宙停留在非零的場強狀態,而不是像一些理論預測的那樣停留在場強為零的狀態。

所有的希格斯場都有一種特徵場粒子,稱為希格斯玻色子,它是希格斯場的量子激發。