《夸克与美洲豹》第三十二节

本节讨论标准模型中基本粒子质量的来源、自发对称破缺及其推广，并引出基本粒子数量过多的问题。

本节讨论标准模型中基本粒子质量的来源、自发对称破缺及其推广，并引出基本粒子数量过多的问题。

标准模型中各基本粒子质量差异巨大，其产生机制与希格斯玻色子有关，即安德森-希格斯机制。该机制是自发对称破缺的一种：具有对称性的方程组，其单个解破坏了对称，但全部解的集合仍保持对称。以磁铁为例，方程组对各方向对称，但每个具体解都指定了一个方向。这一机制使费米子和弱作用量子获得非零质量而不产生发散。同样的机制还解释了时间对称的违背，而时间对称的自发违背又导致了物质与反物质的不对称，这与萨哈洛夫关于宇宙早期物质多于反物质的设想一致。希格斯子的自旋为0，区别于自旋1/2的费米子和自旋1的作用量子。

标准模型包含61种基本粒子（48个费米子及其反粒子、12个作用量子和希格斯子），数量过多。解决途径有三：认为现有粒子由更基本组元构成；认为层次可无限下推；或认为存在一个简单理论，其粒子无限多但在可及能量下只有有限个可被探测，超弦理论属于第三种。超弦理论的特征能量（普朗克质量）远超实验室可及范围，可探测的粒子只构成其低质量部分，其余无限多的高质量粒子仅以虚效应出现，并使引力理论得以纳入且无发散。标准模型具有可重整化性，计算中不出现无穷大，但代价是引入十余个只能由实验确定的任意参数，这说明它依赖于更深层的统一理论。