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普利斯特里的实验，普利斯特里奖( 六 )

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1964 年，仅仅只有 23 岁的希格斯写了一篇短小的论文，发表在欧洲核子研究中心（CERN）办的刊物《物理学通信》上刊登 。随后他又写了一篇论文投给《物理学通信》，描述一种自己设想的理论模型，就是现在被称为“希格斯机制”的模型 。
与此同时，还有另外两组科学家也独立地提出了希格斯机制，一组为弗朗索瓦·恩格勒和罗伯特·布绕特，一组为为杰拉德·古拉尼、卡尔·哈庚和汤姆·基博尔 。这三个人的工作各有侧重 。
恩格勒和罗伯特首次提出了量子场方程，这种无形的场弥漫于整个宇宙，使得粒子得到了质量，从而形成了如今的宇宙 。，这种场也被称为“希格斯场”，相应的机制被称为“希格斯机制” 。
希格斯机制是一种生成质量的机制，能够使基本粒子获得质量 。为什么费米子、W玻色子、Z玻色子具有质量，而光子、胶子的质量为零？希格斯机制可以解释这问题 。希格斯机制应用自发对称性破缺来赋予规范玻色子质量，从而解决了杨·米尔斯理论要求规范玻色子是零质量的，但是最终观测到W和Z玻色子是有质量的问题 。
1968年左右，温伯格受到希格斯一篇文章的启发，他将格拉肖的电弱统一模型建立在了Yang-Mills场论的基础之上，并且巧妙地将对称自发破缺的希格斯机制应用到模型之上，解决了弱作用中间玻色子的质量问题，并预言了弱中性流的传播子Z玻色子与轻子对的耦合强度 。。
但温伯格的文章在当时并未受到重视，因为它存在发散，即不可重整化的问题 。后来，荷兰维特曼教授指导下，他的博士生特·霍夫特发表了“无质量Yang-Mills场的重整化” （Renormalization of Massless Yang-Mills Fields） 和“有质量Yang-Mills场的可重整拉格朗日量” （Renormalizable Lagrangians for Massive Yang-Mills Fields）两篇论文证明了规范理论可重整化之后，电弱统一的规范理论才被物理界认定为一个现实可行的理论 。
自此，电弱统一理论才正式成熟，电弱统一理论预言的中间玻色子W±、Z0的质量于1983年的实验得到证实 。关于中性弱流的预言也被多次实验所证实 。电弱统一理论已经是一个得到实验相当严格检验的科学理论 。。
电弱统一理论中“自发对称破缺”的希格斯机制
据电弱统一模型，弱力和电磁力被认为是同一种力的两种表现 。在对称破缺之前，即中能量高于10-13GeV时，弱力和电磁力完全不可区分，具有SU(2)x U(1) 弱超荷的对称性，对应于4个无质量玻色子W1W2 W3 B 。其中SU(2)来自于“弱同位旋”对称性，U(1) 弱超荷来自于“弱超荷”的对称性 。对称尚未破缺时，真空中布满了希格斯场，与4种玻色子相互作用直到“自发对称破缺”发生 。
电弱统一理论的意义电弱统一理论的成功标志着物理大一统迈出了实质性的一步，在此基础上，物理学家发展出来了标准模型 。电弱理论的成功重新引起了人们对杨·米尔斯理论的兴趣，人们尝试在电弱统一理论的基础上将量子色动力学进行统一，由此诞生了标准模型 。
电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一 。这些理论都是规范场论，即它们把费米子跟玻色子（即力的中介者）配对起来，以描述费米子之间的力 。由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中介玻色子就被称为规范玻色子 。
标准模型共61种基本粒子，根据自旋分成分为费米子和玻色子两大类，费米子（指组成物质的粒子，如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子），有半整数自旋（如1/2，3/2，5/2等），玻色子（指传递作用力的粒子，如传递电磁力的光子、介子、传递强核力的胶子、传递弱核力的W和Z玻色子）有整数自旋（如0，1，2等） 。自旋的差异使费米子和玻色子有完全不同的特性 。费米子拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理 。简单来说，费米子就是组成物质的粒子而玻色子则负责传递各种作用力 。

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