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这对应一个事实：希格斯机制伴随着自发破缺（spontaneous breaking）的弱相互作用力的对称性，而该对称破缺发生在一个确定的尺度上。当一种对称性在自然定律（比如作为相互作用的理论）中出现，却被系统的真实状态破坏时，我们称这种对称性发生了自发破缺 。如我们所讨论的，对称性存在的原因与理论中粒子的高能行为相关。唯一的解释是：对称性存在，但是它们自发破缺了，从而使得弱规范玻色子可以获得质量而又规避了不良的高能行为。
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希格斯机制背后的想法是：对称性的确是理论的一部分。物理定律总有对称性，然而世界的真实状态不保持该对称性 。考虑一支铅笔尖端着地倒立，然后在一个特定的方向上倒下来。当铅笔还是直立着的时候，所有环绕着它的方向都是等同的。因此，倒下的铅笔自发地破坏了当它还是直立状态时所具有的旋转对称性。
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类似地，希格斯机制自发地破坏了弱相互作用力的对称性。这意味着物理定律保持对称性，而它被真空充满弱荷的状态所破坏。希格斯场在宇宙中渗透的方式是不对称的，才使得基本粒子获得了质量。因为它破坏了弱相互作用力的对称性，也就是说，如果没有希格斯场，该对称性仍然存在。相互作用理论保持了与该弱相互作用力相伴的对称性，但是该对称性被充满真空的希格斯场破坏了。
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通过将弱荷放进真空，希格斯机制使得与弱相互作用力相伴的对称性被破坏，并且发生在一个特定的尺度上。该尺度由真空中荷的分布所决定。在高能或者量子力学意义上等价的小尺度上，粒子不经受任何弱荷，因此它们体现出零质量的性质。因此在这种情形下，对称性得到了保持。然而，在大尺度时，弱荷在某些方面表现得像摩擦力，减慢了粒子的运动速度。只有在低能量，或者说大尺度时，希格斯场才会给粒子质量。
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这正是我们所需要的。那些有害的、对于非零质量粒子无意义的相互作用只适用于高能情况。在低能时，根据实验，粒子可以，而且必须带有一定的质量。希格斯机制是我们所知道的唯一可以通过自发破缺弱相互作用力对称性的方法。
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虽然我们还没有观测到在希格斯机制中负责提供给基本粒子质量的粒子，但是我们的确有希格斯机制在自然中应用的实验证据，并且在完全不同的领域——即超导材料中也发现了它的应用。超导发生在当电子结成对并且电子对充满了整个材料时。所谓的超导体中的凝聚（condensate）由电子对组成，它与希格斯场的作用一样。
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不过超导体中的凝聚携带的是电荷而非弱荷，因此凝聚为超导材料中传递电磁相互作用的光子提供质量。这质量将电荷“屏蔽”起来，意味着在超导体内部，电场、磁场不能达到很远的距离。相互作用在很短的距离上很快衰减。量子力学与狭义相对论告诉我们，超导体中的屏蔽距离（screening distance）是仅在超导基质中出现的光子质量的直接结果。在这些材料中，电场的穿透深度不能比屏蔽距离还要大，这是因为从遍布超导体的电子对碰撞反弹的光子获得了质量。
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希格斯机制的运作方式与此相似。但我们预测希格斯场（带弱荷）布满真空而不是电子对（带电荷）布满基质。在此情形下，我们发现获得质量的弱规范玻色子屏蔽了弱荷，而不是获得质量的光子屏蔽了电荷。因为弱规范玻色子有非零质量，所以弱相互作用力只在亚原子尺度的短距离上有效。
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这是赋予规范玻色子质量的唯一自洽方法，所以物理学家都相当确信希格斯机制在自然中存在。并且我们希望它不仅是规范玻色子获得质量的原因，也是所有基本粒子获得质量的原因。除此之外，我们不知道还有什么其他自洽理论可以让标准模型中带弱荷的粒子获得质量。
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本章有一些抽象概念，因此可能非常难理解。希格斯机制和希格斯场的概念本质上与量子场论和粒子物理学相联系，与我们所能看见的现象相去甚远。所以让我来简要总结一些关键点。
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●首先，没有希格斯机制，我们不得不放弃易受影响的高能预测或者非零的粒子质量。然而这两者对于正确的理论来说都至关重要。
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●其次，该问题的解决方法是存在于自然定律中的对称性，然而它可以在非零希格斯场的出现下自发破缺。真空的对称性破缺允许标准模型粒子获得非零质量。
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●再次，因为对称性自发破缺与能量（或者说长度）标度相关，所以破缺效应只与低能——基本粒子质量所对应的能标，以及更低的能标相关（或者说只与弱相互作用力尺度以及更大的尺度相关）。
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●最后，在所有这些能量与质量的考虑中，引力的效应都可以忽略，标准模型（包括粒子的质量）正确地描述了粒子物理学的实验。然而，对称性仍在自然定律中呈现，它允许合理的高能预测。
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●另外，作为一个副产品，希格斯机制还解释了光子的零质量，其原因是光子与遍及宇宙的希格斯场没有相互作用。
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虽然理论已经取得了极大成功，但我们还没有实验证据来证明我们的想法。甚至连彼得·希格斯本人也承认这些检测的重要性。他在2007年提到：“该理论的数学结构已经非常令人满意”，但是，“假如没有实验的证实，那么它也仅仅是一个游戏而已。”[1] 我们希望彼得·希格斯的理论是正确的，所以我们期待接下来几年能有激动人心的发现。大型强子对撞机将把单个粒子或者多个粒子的证据展现给我们，并且在该想法最简单的应用中，其证据毋庸置疑将是希格斯玻色子。
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实验证据的搜寻
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“希格斯”既指一个人、一个机制，又指一个公认的粒子。希格斯玻色子是标准模型缺少的关键环节。[66] 这是希格斯机制有望遗留的痕迹，我们希望通过大型强子对撞机实验可以发现它。它的发现将肯定其理论，并告诉我们希格斯场的确遍布真空。我们有很好的理由相信，希格斯机制在宇宙中是有效的，因为如果没有它，没有人知道如何可以构造一个可以给出基本粒子质量的合理理论 。我们也相信它的一些证据将很快在大型强子对撞机将要探索的能标上出现，而这个证据很可能就是希格斯玻色子。
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作为希格斯机制一部分的希格斯场，以及作为真实粒子的希格斯玻色子之间的关系非常微妙，这与电磁场和光子之间的关系相似。比如你可以从手中靠近冰箱的一块磁铁感觉到经典电磁场的效应，哪怕没有真实的物理光子被制造出来。经典希格斯场（甚至在没有量子效应时也存在的场）遍布真空并且取非零值，可以使粒子获得质量。但是即使在空间中没有真实粒子时，那个非零的场也存在。
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然而如果有一些东西给场“挠痒痒”，也即增加一点点能量，那么该能量在场中所产生的振动会导致粒子的产生。在电磁场中，可以产生的粒子是光子。而在希格斯场中，相应的粒子就是希格斯玻色子。希格斯场充满了真空，是电弱对称性破缺的原因。另一方面，希格斯玻色子从带有能量的希格斯场，例如大型强子对撞机中的希格斯场中产生出来。希格斯场存在的原因仅仅是基本粒子带有非零质量。大型强子对撞机中（或者任何其他来源）的希格斯玻色子的发现，将证实我们关于希格斯机制是粒子质量之源的信念。
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有时媒体称希格斯玻色子为“上帝粒子”，这名字令许多人觉得很好奇。记者热衷于此词的原因恰好是它能吸引人眼球，这也是物理学家利昂·莱德曼（Leon Lederman）率先使用它的原因。但这也只是一个名称而已。希格斯玻色子将会是一个卓越的发现，而不会成为一个空头名号。
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虽然也许下面的内容听起来太过理论化，但是，认为存在一种执行希格斯玻色子功能的新粒子的逻辑也非常合理。除了上面提到的理论缘由，含有非零质量粒子的标准模型理论的自洽性也要求这种新粒子存在。假设只有非零质量粒子作为基本理论的一部分，而没有希格斯机制来解释这些质量，那么本章前文提到的高能粒子的相互作用就是不合理的——甚至给出了概率超过1的荒谬结果。当然，我们不相信这样的预测。没有附加结构的标准模型是不完整的。因此引入附加的粒子和相互作用是唯一的解决方法。
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有着希格斯玻色子的理论优雅地避开了高能情形的问题。有了它的相互作用不仅改变了高能相互作用的预测，而且完全消除了高能情形的不良结果。当然这不是一种偶然，而是由希格斯机制保证的。虽然我们还不确切地知道我们所正确预言的真实希格斯机制在自然中的应用，但是物理学家相当地确信一种或者多种新粒子将在弱尺度[67] 上显现。
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基于这些考虑，我们知道无论由谁来挽救该理论，是新粒子也好，新的相互作用也好，它们都不能太重或者发生在太高的能标上。在缺失了附加粒子的情况下，荒谬的预测可能已经在大约1TeV的能标上产生了。因此不仅希格斯玻色子（或者其他起着相同作用的物质）必须存在，它还必须足够轻，让大型强子对撞机可以找到。[68] 更准确地说，除非希格斯玻色子的质量小于800GeV，标准模型将给出不可能正确的高能相互作用的预测。
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事实上，我们预期希格斯玻色子的质量远比那个值来得小。当前的理论倾向于认为希格斯玻色子的质量很小，绝大多数理论所给出的线索都指向同一个数值，其略微超过当前的质量阈值114GeV（20世纪90年代大型正负电子对撞机实验所发现的质量）。它曾是大型正负电子对撞机所能产生并探测的希格斯玻色子的质量上限，过去许多人认为他们可能正处在发现它的边缘。当今的多数物理学家预期希格斯玻色子质量仍然很接近那个数值，并且很可能不会超过140GeV。
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