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=mb,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Fuv,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，mH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

mH=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mH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。