自发对称性破缺作为粒子质量的基础

电弱理论将电磁学与弱力统一在一个量子场论中，将这两种在表现上截然不同的基本相互作用归结于一个共同的对称性原理。电弱规范对称性如何隐藏是粒子物理学面临的最紧迫且最具挑战性的问题之一。纳入粒子物理学“标准模型”的初步答案是由Higgs、Brout与Englert，以及Guralnik、Hagen与Kibble在20世纪60年代提出的：电弱对称性破缺的媒介是一个基本标量场，其自相互作用选择了一个真空态，在该真空态中完整的电弱对称性被隐藏，仅留下电磁学的剩余相位对称性。通过与超导相变的Meissner效应类比，通常为人所知的Higgs机制赋予了弱力载体W和Z质量。它也为夸克和轻子获得质量打开了大门，并塑造了我们周围的世界。这是一个很好的故事——尽管还不完整——而且我们不知道这个故事有多少是真实的。在未来十年中探索Fermi标度（约1 TeV能区）的实验将对电弱理论进行决定性的检验，并可能揭示构建更令人满意的电弱理论完备化所需的新要素。本文旨在通过报告我们已知和需要知道的内容来搭建舞台，并提出一些将指导我们探索的“大问题”。