规范玻色子路线

规范玻色子路线：

基本粒子的标准模型示意图

规范场理论：又称杨-米尔斯（Yang-Mills）理论，是研究自然界四种相互作用（电磁、弱、强、引力）的基本理论，是由物理学家杨振宁和R.L.米尔斯在1954年首先提出来的。理论提出相互作用通过交换规范玻色子传递。利用它所建立的弱相互作用和电磁相互作用的统一理论，已经为实验所证实，特别是这理论所预言的传播弱相互作用的中间玻色子，已经在实验中发现。杨－米尔斯理论又为研究强子（参与强相互作用的基本粒子）的结构提供了有力的工具。在某种意义上说，引力场也是一种规范场。所以这一理论在物理中的作用非常重要。

自发对称破缺机制：在粒子物理学里，描述基本粒子的方程可能遵守某种对称性，可是方程的解并不能满足这对称性。由于物理学者并未找到任何外在因素涉及到场方程的对称性破缺，这现象称为“自发”对称性破缺。在粒子物理中，有手征对称性破缺和希格斯机制。利用自发对称性破缺机制，从零质量粒子的理论中去得到带质量的粒子，也使杨-米尔斯理论的重要性显现出来(最初杨振宁与罗伯特·米尔斯解释强相互作用的构想由于杨-米尔斯理论的量子必须质量为零以维持规范不变性并不成功)。2008年，诺贝尔物理学奖给三位日裔物理学者： 芝加哥大学的南部阳一郎、高能加速器研究机构的小林诚、京都大学基础物理学研究所的益川敏英，赞赏他们在亚原子物理领域对于对称性破缺的研究成果。

弱电统一理论：1968年S.温伯格（Steven

Weinberg ）A.萨拉姆(Abdus Salam)在S.L.格

拉肖(Sheldon Lee Glashow)电弱统一模型的基

础上建立了电弱统一的完善理论，理论中认为

电磁作用和弱作用是统一的相互作用。其中须

引入4种规范场，有4

种规范粒子，一种是光

对称性破缺的形象解释：墨西哥帽势能函数：对于绕着

帽子中心轴的旋转，帽顶具有旋转对称性，帽子谷底的

任意位置不具有旋转对称性，在帽子谷底的任意位置会

出现对称性破缺。

Steven Weinberg

子，静质量为零，传递电磁作用；另外三种粒子W ±、Z 0质量都不等于零，分别带正电、负电和中性不带电，它们传递弱作用。电弱统一理论预言的中间玻色子W ±、Z 0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。由于在弱电统一理论上的贡献，温伯格，萨拉姆，格拉肖被授予1979年诺贝尔物理学奖。

W 及Z 玻色子：在物理学中，W 及Z

玻色子（boson ）是负责传递弱核

力的基本粒子。W 的质量为80.399

± 0.023 GeV ，而Z 则为91.1876

± 0.0021 GeV 。它们差不多是质

子质量的一百倍——比铁原子还

要重。因此需要能量够高的粒子

加速器来发现它们。第一部这样的加速器是超级质子同步加速器(SPS)，其中在卡洛·鲁比亚(Carlo Rubbia)和西蒙·范德梅尔(Simon van der Meer)1983年一月领导下进行的一连串实验给出了明显的W 粒子证据，这也是众多人合作的努力成果。UA1和UA2(欧洲核子中心的两个实验组)在几个月后（1983年五月）又找到了Z 粒子。这两个粒子的发现，被认为是粒子物理标准模型的一大胜利。1984年诺贝尔物理学奖授予鲁比亚和范德梅尔以表彰二人在W 和Z 粒子发现过程中的贡献。

SPS(Super Proton Synchrotron) 欧洲核子中心第二大的加速器

Higgs粒子：2000年，LEP实验在质量115 GeV 的地方发现Higgs粒子的存在，但统计数据不足，无法得到有力的证实。2008年，LHC开始运行，期望通过几年的取数而提供一个确切的答案。2012年7月，CERN宣布，发现质量为125 GeV的Higgs粒子。2013年诺贝尔物理学奖授予彼得·W·希格斯(Peter W. Higgs) 和弗朗索瓦·恩格勒(Francois Englert)，以表彰他们对希格斯玻色子(又称“上帝粒子”)所做的预测。

Peter W. Higgs