当欧洲核子研究中心大型强子对撞机的物理学家在 7 月 4 日宣布发现一种新粒子时，他们并没有称之为“希格斯玻色子”。这不仅仅是科学家典型的谨慎。这也标志着这一宣布正值一个意义深远的时刻。我们正处于数十年之久的理论、实验和技术探索的终点，同时也处于物理学新时代的开端。
对这种粒子的寻找源于苏格兰爱丁堡大学物理学家彼得·希格斯在 1964 年发表的一篇论文中的一句话。当时，我们现在称之为粒子物理学标准模型的理论（它描述了所有已知的基本粒子）才刚刚开始结合。标准模型做出了数百个可检验的预测，并且自创立以来的几十年中，每次都被证明是正确的。希格斯玻色子是拼图的最后一块，它将所有已知的物质粒子（费米子）和作用于它们的力量载体（玻色子）联系在一起。它描绘了亚原子世界如何运作的引人入胜的图景，但我们尚不知道这幅图景是否只是更大画布的一部分。
标准模型部分基于电弱对称性，它统一了电磁力和弱力。但是，携带这些力的粒子具有非常不同的质量，这表明对称性被打破了。理论家们不得不解释力的分歧。在 1964 年，我们期刊《物理评论快报》上发表了三篇独立的论文——分别由希格斯、弗朗索瓦·恩格勒和罗伯特·布鲁特，以及杰拉尔德·古拉尔尼克、卡尔·哈根和汤姆·基布尔——表明一种无处不在的量子海洋，称为自旋 0 场，可以完成对称性破缺。希格斯提到，这个海洋有波浪，对应于一种新的粒子——后来以他的名字命名的玻色子。
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这种粒子是标准模型的关键，可以说是最难找到的——它需要几代人不断建造更大的对撞机，才能产生足够数量的、足够高能量的碰撞。然而，完成标准模型绝不意味着粒子物理学的终结。希格斯玻色子的发现实际上可能为超出这一受人尊敬的理论领域的事物指明方向。
实验人员仍然需要验证新粒子是否为自旋 0 希格斯玻色子。接下来，他们必须高精度地测试希格斯玻色子与其他粒子的相互作用方式。在撰写本文时，它的耦合与预测不太匹配，这可能只是统计波动或某种更深层影响的迹象。与此同时，实验人员必须继续采集数据，以查看是否存在不止一个希格斯玻色子。
这些都是重要的测试，因为理论家们构建了许多假设模型，将标准模型置于更广泛的框架中，其中许多模型预测存在多个玻色子或与通常耦合的偏差。这些模型包括额外的费米子、额外的玻色子，甚至额外的空间维度。研究最多的更广泛框架是超对称性，它假设每个已知的费米子都有一个尚未发现的伙伴玻色子，并且每个已知的玻色子都有一个尚未发现的伙伴费米子。如果超对称性是正确的，那么希格斯玻色子不是一个，而是至少有五个。因此，我们才刚刚开始探索一个新领域。