希格斯玻色子

希格斯玻色子

一

今年的诺贝尔物理学奖授予了两位欧洲人，表彰他们最先提出标量玻色子的理论。这个理论的核心有两点，一个是所谓的希格斯机制，另一个是W子场的张量表达。在现代的规范场理论中，希格斯机制表述为

(1.1)

而W子场的张量表达是

(1.2)

我们首先来讨论希格斯机制。其中的ev=m b,是Bμ(x)的场量子的质量，而且很可能，应该认定为静止质量。如果Aμ（x）是矢量场，θ（x）是标量场，那么Bμ（X）代表什么样的场呢？从（1.1）来看，它代表的也是矢量场，让人困惑的是，一个有静止质量的矢量场B的诞生竟然要标量场θ的参与，这种参与应该不是B和θ之间的变换。算符总是一种代表，这里的A、B和θ都是算符，A和B代表矢量场波函数，θ代表标量场波函数，我们不禁要问：一个标量场的波函数怎么会演变成矢量场波函数，因为这两种场的波函数拥有完全不同的形式。另外，就我们的经验而言，任何形式的标量场的场量子都是有静止质量的，场量子一般都有内部结构，是复合粒子，而矢量场的

场量子一般没有内部结构，就粒子的组成而言，是无结构粒子组合成有结构粒子，但希格斯机制却相反，要求有结构粒子演变为武结构粒子。即使撇开粒子结构不谈，标量场的波函数怎样演变为矢量场波函数也是一个无法解决的问题。等等质疑，使得我们完全可以说，希格斯机制不是一个关于场变换的理论，即不是Aμ和Bμ的变换的理论。

那么我们应该怎样来理解希格斯机制呢？

我们应该把希格斯机制看作某种相互作用的机制，而不是Aμ和Bμ直接的变幻方式。所谓相互作用的机制，就是电磁场Aμ撞击到有静止质量的标量场θ(x)时，电磁场Aμ转化为W子场的Bμ，正如我们所知道的，电磁场的场量子是静止质量为零的光子，W子场的场量是有静止质量的W子，零质量的光子转化为μμ有静止质量的W子，是通过撞击标量场θ(X)完成的，所以标量场是一个有静止质量的粒子，也就是希格斯玻色子，我们不妨把希格斯玻色子命名为H粒子。这个标量玻色子H把光子演变成W子，电磁场Aμ塑造场W子场的Bμ，也使得希格斯机制得以建立。不论希格斯机制的表述方式是否准确，在本质上本原上就是一种说明。

当Aμ和Bμ分别代表波函数时，如果我们希望明确地写出电磁场的波函数Aμ的形式，W子场的波函数Bμ的形式，以及相互变换的关系，希格斯机制是无能为力的，也就是说，希格斯机制不能决定弱作用的最终形式，也不能决定弱作用的时间和空间的表现形式和相关的性质，所以我们说，希格斯机制不是关于Aμ和Bμ的变换理论，而是一种相互作用的变换机制。

正因为如此，希格斯理论中（1.2）式实际上错误的，我们知道，对于电磁场来说，张量表达是

形式上（1.2）和（1.1）完全一样，只是换成了电磁场的算符表示。因为都等于F uv,电磁场和W子场的场强相同，这意味着在同一时空点的作用强度相等，这怎么可能呢，如果是这样的话，电磁作用的强度怎么会比弱作用的强度大了大约10-10倍呢？所以（1.2）式绝对是错误的。这也表明希格斯理论是有缺陷的。

二

既然希格斯玻色子即H粒子由光子转化而来，具有静止质量，那么我们就来计算H粒子的静止质量。我们需要借助弱作用的基本形式，弱作用的基本形式是

(1.4)

仿照此式，我们写H粒子的质量式，则是

(1.5)

其中的m’w为W子的静止质量，在数值上是80.22Gev，m是对映光子的质量，在数值上是1497.3057Gev，这对映光子的质量实际上大统一的能量点，m H即为希格斯玻色子的质量，带入有关数据，可得H粒子的质量为

m H = 308.78Gev

即塑造弱作用规范玻色子的标量粒子H的质量是308.78Gev，它比W子的质量大了3.85倍。这个质量是不一定可观察的。可观察的质量应该是处于突变点的之恋，即有

(1.6)

当n=1时，是一个突变点，使得m’H成为可观察量，也就是说H 粒子的实际质量只有m H的一半，是154.39Gev,此质量大约是质子质量的165倍。

H粒子是神奇的，它象一个模具，将光子演变为具有静止质量的W子，去充当弱作用的规范玻色子，本身却不传递作用力。神奇的希格斯玻色子不仅存在，而且能够被实验发现，的却是了不起的贡献。

我们不要忘了，自然界还有另一个基本作用，就是强相互作用，传递强作用的规范玻色子是胶子，胶子也是光子演变而来，那么希格斯机制也应该同样适合光子与胶子的转化，也应该存在另一个标量玻色子，我们把标量玻色子叫做S粒子，借助强作用的基本形式，我们可以预算标量粒子S的静止质量。强作用的基本形式是

(1.7)

仿照强作用的基本形式，我们写标量粒子S的质量式为

(1.8)

其中的m’s为胶子的静止质量，在数值上取为1.9975×109Gev，

代入上式，可得一个预算公式和一个预算结果

(1.9)

标量粒子的质量大令人恐怖，恐怖得让人不知道怎么样精确地计算最终结果。有一点可以肯定，标量粒子S的质量比胶子质量要小许多，这是难以令人置信的，巨型质量的胶子竟然由质量小许多的标量粒子塑造出来。

和标量粒子H一样，标量粒子S的质量有一个可观察的问题，为此我们设突变点为

(1.10)

由此可以得出

m’s = 1040.6287Gev

这个质量才可能是可观察的质量。

标量粒子H和S的存在是非常神奇的。