科普知識：物質是如何獲得質量？

難以捉摸的希格斯玻色子有一個重要的任務：它賦予所有其他基本粒子的質量。沒有它，一切將以光速瘋狂地自由穿梭，因此就無法形成原子。但是希格斯粒子是如何賦予粒子質量的呢？

首先，每種基本粒子通過與被稱為「場」的無形實體進行相互作用來獲得其獨特的屬性。物理學中的場是三維的，並且在所有方向上無限延伸。

電磁場就是其中一種這樣的場。每個粒子以取決於其電荷的方式與電磁場進行相互作用。例如，電荷為-1的電子傾向於沿著磁場朝向條形磁體的正極端移動，並與帶正電荷的質子聚集在一起。

就像每個運動場有著其相對應的球一樣，每個物理學中的場也有一種相對應的粒子。例如，電磁場與光子。這種對應關係通過兩種方式表現出來：其一，當電磁場被激發時，意味著它的能量在某一點突發，該突發本身就是光子。其二，當粒子與電磁場相互作用時（例如，當它們被吸引至磁體的帶相反電荷的一端時），它們通過吸收和發射源源不斷的「虛光子」來經歷場——虛光子突然出現和消失，僅僅是為了傳遞粒子-場的相互作用。

此外，還存在希格斯場，它賦予粒子質量。

除了靜止質量為零的光子和膠子，所有的基本粒子從它們與希格斯場的相互作用中獲得了質量。希格斯場就像濃厚的糖漿，通過其中的粒子會被「減速」，從而產生質量。

有些粒子比其他粒子更難以通過糖漿似的希格斯場，因此，它們會更重。然而，與諸如電子和中微子等輕粒子相比，諸如極度臃腫的頂夸克等一些粒子在通過希格斯場時要更難數千倍，物理學家也不清楚其原因。理論物理學家一直在尋找其他方法來從基本原則上預測粒子的質量，但至今還沒有令人信服的理論出現。

這就是希格斯粒子的由來：正如光子傳遞粒子與電磁場的相互作用，並且本身又是電磁場的激發，希格斯粒子傳遞粒子與希格斯場的相互作用，並且其本身是希格斯場的激發。

粒子通過交換「虛希格斯粒子」而通過希格斯場。當希格斯場被激發時，實希格斯粒子就會出現，這就像糖漿晃動一樣。檢測這樣的晃動（即粒子）是物理學家如何確定糖漿（即場）存在的方式。然而，需要足夠多的能量來激發希格斯場，才能使它表現得像希格斯粒子，否則就無法知道這個場是什麼。

但是因為希格斯粒子具有極高的能量（相當於非常重），所以很難激發希格斯場來使其產生一個希格斯粒子。這就是大型強子對撞機發揮作用的地方：通過將高速質子撞擊在一起，就會產生足夠的汁液來時不時地晃動糖漿似的希格斯場，從而產生希格斯玻色子。

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