照镜子会发现身体左侧和右侧几乎一样，这叫对称不仅可以在自然界中看到，更根本的是，对称性似乎被写在了宇宙的蓝图中比如量子力学中的对称性导致了三种基本的自然力:电磁力，弱力和强力虽然对称很重要，但打破对称也很重要如果没有这些破碎的对称，我们就不会有一个熟悉的宇宙，也就不会有我们所知道的生命
在物理学中，对称性意味着粒子的性质在变换后不会改变最简单的例子就是，无论你是在地球表面，还是在中国的空间站，物理定律都是一样的，这就是空间平移的对称性或者说今天的物理定律和一百年前是一样的，这就是时间平移的对称性这种对称性向我们展示了构建宇宙有一些简单的规则，但它有时会打破其中的一些规则
对称性破缺:基本粒子的质量
如下图所示，它描绘了物理学中的能量势能左右两侧有两个最小值，中间有一个局部最大值如果我们沿着中心垂直放置一面镜子，两面是对称的现在，如果我让你在不破坏球的对称性的情况下放一个球，你会把它放在哪里只有一个选择，就是尽量放在中间如果球稍微受到扰动，滑向一边，对称性就会被打破事实上，这是希格斯机制赋予基本粒子质量的直观表示有些基本粒子不在中心，而是在希格斯场的非零势中，破坏了对称性
为什么质量只能用对称破缺来解释质量问题是标准模型结构的基础，其核心有U，SU ，SU 三种对称，每一种对称都与自然界的基本力有关，分别是电磁力，弱力和强力换句话说，这些对称性导致了四种基本力中的三种这些构成了我们宇宙的基础没有它们，就没有原子核，原子，化学，任何结构，当然也就没有我们所知的生命
这些力是由携带力的粒子介导的，即电磁力中的光子，弱力中的W和Z玻色子，强力中的胶子现在问题来了根据标准模型的方程式，这些粒子一定都没有质量这是方程对称性的要求它给了我们无质量玻色子，而不是大质量玻色子这也包括希格斯玻色子，根据方程，它也必须是无质量的
这显然不符合实际，因为描述弱力的理论只有在W和Z玻色子有质量的情况下才成立这与弱力的作用范围非常有限有关如果这两个粒子没有质量，那么它的作用范围就会变得无限大那么这些基本粒子的质量是如何产生的呢质量的出现是由于希格斯机制，这是对称性破缺的结果
希格斯场的期望值不为零，与希格斯场相互作用的基本粒子在这个非零势下会得到一个静止质量所有与标准模型的粒子相关的质量都是由于它们与希格斯场相互作用的事实不与希格斯场相互作用的粒子仍然是无质量的，就像无质量光子一样
对称性破缺:原子质量
其实所有的质量都是对称性破缺导致的，不仅仅是基本粒子的质量希格斯场无法解释宇宙中的大部分质量中子和质子几乎占整个原子的质量，它们的质量来自夸克和核子的结合能换句话说，它来自与强力相关的胶子相互作用
如果把组成一个原子的所有基本粒子的质量加起来，也只占原子质量的1%左右由于强力，99%的质量来自结合能现在的问题是，什么样的对称破缺解释了这种对称破缺已经证明，标准模型中除了给我们三个基本力的规范对称之外，还有其他对称，比如手征对称手征对称理论也处理左手粒子和右手粒子例如，如果我们在任何反应中用右手粒子交换左手粒子，结果什么也不会改变
考虑一个质量为2.3MeV的左手夸克，以及这个夸克的反粒子，它是右手的当这两种夸克结合时，这种结合称为介子如果对旋向性一视同仁，这种介子将以大约为零的净能量湮灭换句话说，夸克反夸克对的结合将导致零质量但如果手征对称性被破坏，它们就不会被同等对待，净能量也不为零
事实上，当这两个粒子被胶子束缚在一起时，质量会发生一些显著的变化如果把夸克的质量加在一起，就不是4.6兆电子伏，而是高达135到140兆电子伏这种质量上的提升从何而来这是由于手征对称性的破坏
当夸克被胶子交换强烈限制时，手征对称性就会被打破胶子在夸克周围形成一团云来限制夸克，并产生一种结合能，这种结合能被测量为介子的质量同样的事情也发生在质子和中子内部
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