根据量子场论，希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。希格斯场只是形成了粒子本身的位能，希格斯玻色子极不稳定，生成后会立刻衰变。希格斯玻色子为什么如此重要？第一个原因：希格斯玻色子是检验标准模型准确性过程中最后待攻克的粒子。而不得不引入的“希格斯波色子”却将粒子物理学的美梦打破，所以科学家用“该死的粒子”调侃希格斯波色子。
希格斯粒子是什么？
随着对微观粒子结构的不断探索，人们渐渐清楚所谓“不可再分的粒子”其实可以很简单地划分成一张表格，称之为“基本粒子的标准模型”。具体包含六种夸克、三代轻子（如电子等）及对应的中微子以及描述它们之间相互作用的光子、胶子和规范玻色子。这个模型如此简洁美妙，以至于绝大部分物理学家们都坚信——我们的世界就应该是这样的！然而很不幸的是，这个模型存在一个“命门”——很难解释这些这些所谓“基本粒子”的质量是怎么来的？因为有的粒子静止质量为零，有的则质量大小不一。
一位叫希格斯的英国物理学家支了一个妙招——假设宇宙中有一个无处不在的希格斯场，那么所有基本粒子就可以与其相互作用而获得质量，同时产生希格斯玻色子。这种无处不在的场，就像上帝一样存在，故而希格斯玻色子被物理学家戏称为“上帝粒子”。上帝粒子之所以重要，是因为它是赋予所有基本粒子质量的根源，或者说，它说明我们的世界是怎样的一种存在！只要能量足够高，就有希望观测到上帝粒子。
说起来容易，做起来难！从1964年希格斯粒子的提出，花了近50年的时间，人们终于利用强大的粒子对撞机发现了上帝粒子的踪迹。2012年美国费米实验室和欧洲核子中心先后宣布希格斯粒子“可能被发现”。为何要说可能，因为新的发现往往需要谨慎，但这个新粒子实在太像希格斯粒子了，如果没有意外，那就是它了！2013年度诺贝尔物理学奖花落希格斯和恩格勒，也意在说明：上帝粒子应该是被发现了。
希格斯粒子有什么用？
希格斯玻色子是粒子标准模型中的一种基本粒子，是一种自旋为零的玻色子。根据量子场论，希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。基本粒子因与希格斯场发生耦合而产生质量。大多数人理解物质因希格斯场而获得质量，希格斯玻色子是物质的质量源泉。其实不然，希子只是产生了基本粒子(电子，夸克)的本身质量，而这些粒子的本身质量加起来只是整个原子质量的1%左右，占物质总质量的极小一部分。
那么另外大部分的质量来自于哪里呢？其实质量的本质就是能量。原子的原子核中的质子和中子之间存在着强大的结合能，这种能量来自于一种叫传播子的基本粒子，这种粒子的自旋为整数。传播子在夸克之间会形成强大的粘合力(即四大基本力中的强力)，传播子在飞速旋转的夸克之间嗖嗖地不停飞来飞去，夸克被它牢牢地粘合在一起而不能单独存在。
这样就形成了原子99%左右的质量。希格斯场只是形成了粒子本身的位能，希格斯玻色子极不稳定，生成后会立刻衰变。希格斯玻色子被发现的最重要意义是粒子标准模型因此获得了完美解释，预测理论得到了实验证实，所以希格斯玻色子被称为"上帝粒子″。然而希格斯玻色子从2013年被正式发现时的轰动效应，到现在已变为了质疑声重重。
近几年，欧洲核子中心的观测数据不断证实完美的自然的粒子模型是不存在的。一些粒子物理学家表示如有更大的粒子对撞机，有可能会撞出比希子更小的粒子。从而在技术上说明粒子模型应该是不完美和不自然的。欧洲核子组织的理论负责人在2017年就发表过论文，委婉的承认人类目前的粒子研究存在问题。而大多数粒子物理学家对他们已作出的明显失败的预测则保持沉默。
科学家是怎么确定希格斯粒子的？
其实关于这个问题，无非就是分两步来完成的，首先是科学家的理论预测，然后是通过实验找到相关证据。预测那说起希格斯玻色子，我们就要先给希格斯玻色子定一个位置，它在什么理论当中，有什么用处。这要从上世纪的物理学发展说起，当时科学家发现了很多粒子，林林总总加起来得有100多号。这时候，他们就想如何利用理论把这些粒子的关系搞清楚。
那这个问题该如何去思考呢？其实，人类很早就有这方面的意识，那就是构成物质的应该是不可再分的基本粒子，但是要你要让粒子们老老实实地待在一起，就需要相互作用。科学家发现，在宇宙中存在四种相互作用，引力，电磁力，强相互作用，弱相互作用。科学家先是通过狭义相对论和量子力学构建了量子场论。然后基于规范场论，如果满足对称性的要求，就得引入了传递基本作用的规范玻色子。
比如：传递电磁力的规范玻色子就是光子。但是强相互作用，弱相互作用还有引力其实是没有着落的。当然，我们也知道，后来引力一直没办法纳入到整个个体系中。杨振宁和米尔斯在1954年的时候，就从麦克斯韦方程方程入手，试图把理论延伸到强相互作用和弱相互作用。但是，这时候就出现了一个问题，如果按照理论框架走，传递强相互作用和弱相互作用的玻色子就会出现质量为零的情况。
为了能够解决这个问题，多位学者开始着手研究这个问题，他们要做的是要让基本粒子有质量，同时还不能和规范场理论相互冲突。许多科学家都给出了解决方案，而由希格斯等人分别独立特出的希格斯机制被广泛接受，并且他们预言了希格斯玻色子(假设希子质量为126GeV）的存在，是希格斯场让基本粒子减速，并且获得质量。但是理论到底对不对，还是要依靠着实验来证明的。
在希格斯机制中，希格斯场是广泛分布于整个宇宙空间的，无处不在。而希格斯玻色子其实就是希格斯场的涟漪，就有点像引力波之于引力场的感觉。实验那也要如何找到希格斯玻色子呢？说白了还是要用到大型粒子对撞机，这个实验的原理其实是两个粒子束加速到极其高的能量状态，然后让它们在粒子探测器当中相互碰撞，用这样的办法就有可能生成希格斯玻色子。
根据理论，希格斯玻色子的寿命其实极其短（我们其实管这个叫做半衰期），它会在极短的时间内（平均寿命1.56×10^−22 s）发生衰变，但由于整个过程是在太快了，所以，探测器一般只能记录下所有的衰变产物。科学家通过实验数据去重建整个衰变的全过程，如果结果是符合希格斯玻色子的衰变理论，那就有可能是找到了。
听起来好像很容易，实际上这个是特别难的事情，或者说是概率极其低的事情，大概只有百亿分之一。也就是说，做这个实验的科学家要搜集几百亿个碰撞时间的数据，然后进行分析。只有那些符合理论的才有可能是希格斯玻色子的衰变事件。其实这也就意味着需要处理数据能力超强的电脑。一开始有一些顶级的实验室加入了寻找希格斯玻色子的实验中来，但是都失败了。
为了能够找到希格斯玻色子，科学家建造了一台性能更加强劲的对撞机，并且还配备了一台超高性能的计算机。完成这个实验的是欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，简称：LHC。在2010年，两个探测器都检测到了异常的数据。ATLAS在范围为125-126GeV探测到了质量超额的事件，CMS在范围为124GeV探测到了质量超额的事件，经过两年的反复检验，科学家确认找到了希格斯玻色子。
（而之前我们也说到过，理论预测希格斯玻色子的质量是126GeV）于是，LHC在2012年6月，对外正式宣布找到了希格斯玻色子。随后，提出希格斯机制相关的两位科学家恩格勒和希格斯获得诺贝尔物理学奖，这个颁奖速度在诺奖历史上都是极为罕见的，足以见得预言并找到希格斯玻色子的重要性。而希格斯玻色子实际上还被人戏称为：上帝粒子。
希格斯波色子为什么被称为“上帝粒子”？
希格斯玻色子源于上个世纪60年代的理论预言，在2012年，该粒子首次被欧洲核子研究组织通过强子对撞机寻找到，希格斯玻色子对标准模型的完善至关重要。我们通常认为由于希格斯玻色子赋予了传递短程力的玻色子（弱力和强力的传播子）以质量，所以才构成了原子核的稳定。这种重要意义不亚于上帝创世。所以我们应该将希格斯玻色子命名为“上帝粒子”来彰显其重要性。
但事实远非如此，上帝粒子最早起源于已故科普作家—莱昂·莱德曼在1993年出版的科普著作《上帝粒子》的书名。作者之所以将希格斯玻色子称为上帝粒子，是因为他认为玻色子在当今的物理学状态中至关重要。上帝粒子的原意是“该死的粒子”，正是因为要假设它得存在，才导致已建立的粒子物理学又需要面临重大调整，这会给物理学家制造十分棘手的麻烦。
这个桥段有点像开尔文在1900年的跨世纪科学演讲的戏剧化桥段。开尔文表示：19世纪末，物理学的大厦已经建成，但晴朗的天空中依旧漂浮着两朵令人不安的乌云。随着这两朵乌云的驱散，人类攀登上以相对论和量子力学为根基的科技树了，并将看似完美的牛顿力学驱赶到低速宏观的范畴。科学家当然希望已经建立起的理论永恒且完美。
而不得不引入的“希格斯波色子”却将粒子物理学的美梦打破，所以科学家用“该死的粒子”调侃希格斯波色子。对希格斯玻色子的验证果然没出科学家的预料，这粒子太难以捉摸了。比如我们一开始寻找电子，只需要一个真空管和绝顶聪明的科学家就行。而希格斯玻色子则需要建立起世界上最昂贵的仪器—强子对撞机。希格斯玻色子为什么如此重要？第一个原因：希格斯玻色子是检验标准模型准确性过程中最后待攻克的粒子。
第二个原因：质量是万物的内在属性，如果没有希格斯机制，我们很难想象其他粒子的质量是怎么来的？粒子物理学中，构成物质的基本粒子隶属于费米子，而物质之间会相互作用，这是力的体现，传递力的粒子属于玻色子。力的超距作用是不可能的，所以由费米子构成的物质需要传播子来负责力的传递。（引力暂时除外）在弱力，强力，电磁力中，只有质量为零的光子才能传递长程力。
而弱力和强力是短程力。事实证明，传递短程力的玻色子是具有质量的。那么它们的质量从何而来？为了解决这一问题，科学家提出来了众多的机制，最后只有希格斯机制在不破坏标准模型的情况下也能解释短程力规范玻色子的质量来源之谜。希格斯机制只是引入一个“实体”，而不破坏本体。希格斯玻色子源于希格斯机制，我们虽然没有有效的手段验证希格斯机制的正确性，但是可以通过该机制下预言的粒子而佐证其正确性。
基本粒子的质量是希格斯玻色子赋予的，那希格斯玻色子的质量又是怎么来的？
这是一个科学发现的伟大故事，但是真正的主角却被玻尔、薛定谔、爱因斯坦等人的光环所掩盖。●这张照片里找不到本文要介绍的科学家。这位伟大的科学家，就是艾米.诺特（女的），真正意义上的科学女王。为什么能量要守恒？为什么动量要守恒？为什么永动机是永远也无法造出来的？在1915年之前，物理学家们只知道能量守恒和动量守恒是长期实验观察中的结果，因而成为一种所谓的原理。
但是并没有人知道其背后的原因。科学家存在的意义，就是告诉人类无法用肉眼看到的规律。牛顿万有引力定律，规律表现在距离平方的倒数关系，这是在空间中无法观察到的。在地球和太阳之间能看到平方吗？能看到倒数吗？这是看不到的，这是牛顿告诉我们的。但是，并不是所有的科学定律，都具有相同的发现难度。牛顿万有引力定律相对来说比较简单。
因为可以从某种几何测量中得到一系列的可观测数据，然后再通过对这些可观测数据进行分析，可以猜到一些关键的节点，比如说平方关系。在牛顿之前，开普勒通过对行星围绕太阳运动的长期观测，已经确立了一些关系。开普勒告诉我们：行星围绕恒星运动的轨迹是一个椭圆，恒星位于椭圆的焦点；恒星与行星之间的连线，在相同的时间扫过相同的面积。
椭圆是一个二次曲线，而面积也是尺度平方的关系，这给了牛顿以启发。先从实验数据的积累开始，总结出一般性规律。然后再把得到的规律应用于实践中，再根据实验中的数据对原来的规律进行修整。在20世纪以前，人类发现的科学定律，基本上都是这样确立的。●万有引力的测量装置，可以检验万有引力定律的正确性。形而之上谓之道，这是支配物质世界的第1层规律。
道之上更有道，这是世界的第2层规律。牛顿万有引力定律是物质世界的第1层规律，能量守恒和动量守恒，就是道之上的道。道之上的道，其作用超越了物质的形体变化，所以无法从直接观测物质世界的运动情况总结出其背后的原因。像动量守恒和能量守恒这样的物理规律，长期以来是默认正确和存在的。1915年，也就是广义相对论发表的那一年，艾米.诺特证明了一个重要的定律：如果一个数学形式可以经过某种连续变换，保持形式上的不变，则必然有一个守恒的流形与之相对应。
这个定律被称为诺特定律（正式发表是在1918年）。一个数学形式经过某种变换保持形式上的不变，从几何学上可以理解为某种对称性。就比如说人在镜子前面，镜子里和镜子外面的人的影像是对称的，以及水面倒影的景物也是对称的。如果我们在镜子外面做物理实验总结出物理规律，与镜子里面观察到的数据总结出来的物理规律是一样的，这被称为宇称守恒。
我们在镜子外面抛一个石头，它的轨迹是一个二次曲线；我们测量镜子里面石头的运动轨迹，也是一个二次曲线。所以，我们可以说镜子外面的规律，经过了镜子的映射完成了一个变换，但是保持了数学形式上的不变性。诺特定律把对称性和守恒性关联在一起，这就是道之上的道。动量之所以守恒，是因为时空具有旋转对称性；能量之所以守恒，是因为时空具有平移对称性。
如果对称性被打破，守恒性就会被打破。现在，我们可以来回答这个问题了：希格斯玻色子赋予了万物质量，谁赋予了希格斯玻色子质量？希格斯玻色子在高能标下，对称性会自发破缺，自动获得质量。●下面这张图是希格斯玻色子获得质量的示意图。用最通俗的大白话来说，希格斯玻色子从能量的最高点滚下来的时候，就会获得质量。这种质量的获得方式，被称为希格斯机制。
2013年，在欧洲强子对撞机工作的科学家宣布发现了希格斯玻色子，正式确认希格斯机制的正确性。但是，不要忘记，艾米.诺特才是20世纪中后期一系列伟大科学发现的妈妈。●艾米.诺特（1882~1935），科学界唯一女皇。对称性、对称性破缺和质量起源，涉及到了一个数学概念：数学变换。在诺特定律之前，没有人认识到数学变换对于物理发现的意义。
但是，诺特定律之后，这一切都改变了。如果我们把狭义相对论从全域变换向局域变换做一个推广，就可以直接得到广义相对论。这被称为广义相对论的数学证明，这也是由艾米诺特完成的。把一种物理学规律从全域变换向局域变换进行推广，可以得到全新的物理学规律，这是已知获得道上之道的最佳方法。杨振宁受此启发，把麦克斯韦方程从全域变换向局域变换进行了推广，得到了杨米尔斯方程。
