希格斯玻色子是一个不稳定的粒子,它在极短的时间内就衰变到其他粒子，实验学家必须通过测量这些衰变的粒子来观察希格斯玻色子。图为ATLAS 在2012年侦测到的一个希格斯玻色子衰变到4个缪子(muon)的候选事件。 （CERN网站/图）
虽然要完全证实新粒子就是人们期待已久的上帝粒子尚需时日，物理学家已经迫不及待地欢呼起来。这个发现必将成为人类理解大自然的里程碑之一。
见证历史时刻
2012年7月4日，欧洲夏令时上午9点，欧洲核子中心（CERN）的两场学术报告会和随后的新闻发布会吸引了全世界粒子物理学家的关注，同时也吸引了很多媒体和公众的关注。此前一周，网上已经开始流传各种猜测，猜测集中在欧洲核子中心的大型强子对撞机是否将宣布发现了希格斯粒子，即民间传说的“上帝粒子”。
7月4日，北京的一些粒子物理学家聚集在卡弗里理论物理所。此前，晚睡的我中午接到果壳网的微博私信，要我说明为什么相信今天的新闻发布就是关于发现上帝粒子。我答：第一，因为观测的粒子与自旋为零的中性粒子吻合；第二，信号增强了，根据该粒子衰变后的产物，要么是希格斯粒子，要么是它的姐妹，不论是什么都是大发现；第三，据传置信度是4.5个标准差以上。然后我吃了两枚鸡蛋，喝了一杯咖啡，就去卡弗里所，与我的同行们一起等候那历史性的一刻。同时，我在微博贴上几天前就贴在土豆网的几个介绍希格斯粒子的通俗视频。
下午一点半，高能物理所的高杰教授开始介绍中国将加入建设的直线加速器的情况。这台加速器是为了研究大型强子对撞机将获得的发现的更加具体细节。我无心听讲，开始调试欧洲核子中心的直播视频，同时瞄一眼微博，再瞄一眼兴奋的高杰教授。其余人鸦雀无声。视频上，欧洲核子中心那边各色人等陆续进场，实验物理学家、理论物理学家以及新闻记者。我看到希格斯本人进场了，还有我的朋友古拉尔尼克（Gerry Guralnik），他是发现希格斯机制的六人之一。
下午三点，学术报告开始。第一个演讲者是CMS探测器的发言人英加德拉（Joe Incandela），来自加州圣芭芭拉分校（我的第一个博士后站点）。三点四十分，关键的PPT打出来了：确实是发现！结合新粒子的两种衰变渠道，证据达到五个标准差，也就是99.99994%的可信度。欧洲核子中心那边全场掌声雷动，我的眼睛湿了，继续发微博。
三点五十分，ATLAS探测器发言人吉奥诺蒂（Fabiola Gianotti）开始演讲。过程是：致谢，技术细节，技术细节……她面部表情一直很严肃，难道ATLAS的结果不好？大家不吭声，但心情难以平静。四点三十五分，关键的PPT出来了，同样是五个标准差，吉奥诺蒂还没开始解释，那边再次全场掌声雷动，这是发现！这两个独立探测器的结果完全相洽，在125.5GeV左右发现了一个新粒子，衰变的几种方式没有太大区别。
那边的报告结束了，接着是新闻发布会。而这边，我们打开了两瓶香槟庆祝。这两瓶当然是事先准备好的，但是任何人都没有料到有机会打开——虽然我料到了。这是基础物理学近三十年最重要的发现之一。我们一起度过了这一历史时刻。
我在《南方周末》2012年2月2日那期题为《2012年：物理学的突破年？》的文章中“预言”了希格斯粒子将在今年被发现，或者说，将在大型强子对撞机中质子对质子的高能量、密集的对撞中不得不现身。作为物理学家，多数人会持更加谨慎的态度，而我向来乐观——一种基于理性判断的乐观。
其实，我那时的判断还有点谨慎了，我在文章中认为上帝粒子一定在年底之前被欧洲核子中心的两个探测器同时发现——这两个探测器分别拥有三千多名科学家，而7月4日的学术报告已经说明这两个探测器毫无疑问地发现了一个新粒子，这个新粒子在很多方面的行为都像上帝粒子。
要验证这个粒子确确实实就是物理学家期待已久的上帝粒子，在大型强子对撞机上工作的物理学家们还需要验证这个粒子的几个关键性质才能肯定。虽然两位报告人没有说它就是上帝粒子，但欧洲核子中心的主任霍耶尔（Rolf Heuer）在新闻发布会上对记者说：“我想我们已经发现了它。”
不论它是希格斯粒子，还是很像希格斯粒子的另一个新粒子，这个发现必将载入史册。
上帝粒子与标准模型
是著名物理学家温伯格的工作让希格斯粒子在物理学中占据重要位置。1967年，温伯格发表了一篇划时代论文。在这篇论文中，温伯格假定弱相互作用（即引起β衰变的作用）与电磁作用类似，是以类似光子的中间玻色子传播的。
我们知道，光子没有质量，所以可以传播得很远，同时这也是电磁场有这么大应用的原因（从照明到电脑到GPS定位）。但弱作用与电磁作用不同，不仅很微弱，而且传播得不远，其传播距离只有10-16米。这个超短距离的相互作用只能用质量很大的粒子来传播，这种粒子叫中间玻色子，共有三种，两种带电，一种不带电。
温伯格清楚地知道，如果我们像用电磁场传递电磁作用那样直接用中间玻色子来传递弱作用，可以很成功，而且它们的质量通过已有的弱作用现象就能测定，但是，这个理论并不自洽。在没有办法的情况下，他就用希格斯等人的办法，从无质量的中间玻色子出发，这些场就是杨-米尔斯场，这些场吃掉南部粒子变成中间玻色子，代价是多出了有质量的希格斯粒子。这个代价不小，因为希格斯粒子在当时的弱作用实验中并没有任何位置。
温伯格的模型不仅解释了弱作用，同时将弱作用和电磁相互作用放在了一个统一的理论里，这就是著名的弱电统一理论。1974年，欧洲核子中心验证这个理论的一个预言，温伯格以及另外两位对弱电统一有贡献的物理学家在1979年获得诺贝尔物理学奖。那一年，我在北京大学上大二，在北大的新华书店买到了介绍这个诺贝尔奖的一期杂志。
在弱电统一理论中，有四个希格斯场，三个被中间玻色子“吞并”，剩下一个不带电、有质量无自旋，但我们在轰出这个粒子之前对它的质量无法做出限制。希格斯粒子之所以被莱德曼（Leon Lederman）称为上帝粒子，原因还不是它难以发现或赋予中间玻色子以质量，而是它同时还赋予所有物质粒子以质量。
1983年，位于欧洲核子中心的超级质子加速器发现了三种中间玻色子。领导这个实验的意大利物理学家卡洛·卢比亚以及荷兰物理学家范德梅尔很快于次年获得诺贝尔奖。
然而，那个希格斯粒子却隐藏得很深。在过去的48年间，物理学家通过各种努力，没有发现希格斯粒子，尽管希格斯本人因其他人的工作从寂寂无名变成一个著名物理学家。
ATLAS探测器女发言人吉奥诺蒂与希格斯拥抱在一起，庆祝这一伟大发现。 （CFP/图）
三十年艰辛结出果实
1983年中间玻色子在欧洲核子中心现身后，物理学家在欧洲和美国继续做实验，其中著名的加速器就有超级质子加速器、大型正负电子加速器以及质子反质子太伏加速器。
超级质子加速器和大型正负电子加速器都属于欧洲核子中心，超级质子加速器与美国的质子反质子加速器有直接竞争，后者的能量超过了前者。超级质子加速器周长6.8千米，质子能量400GeV（1GeV=10亿电子伏）；美国的质子反质子加速器周长6.28千米，质子能量达到一千GeV。超级质子加速器发现了中间玻色子，之后企图发现顶夸克，这是标准模型中最重的粒子，比刚刚发现的疑似希格斯粒子还重，达173GeV。这个目标被费米实验室的质子反质子加速器实现了，时间是1995年。
这两台加速器都没有能够发现希格斯粒子，美国的加速器2011年光荣退役，但它的一个实验组在大型强子对撞机宣布发现疑似希格斯粒子后也公布了2.9个标准差的希格斯粒子实验证据，时间是我写本文的今天，2012年7月9日。
超级质子加速器做出了中间玻色子的杰出发现，仍然没有退休。先为大型正负电子对撞机初步加速正负电子，然后这些正负电子被注入大型正负电子对撞机；现在这台光荣机器为大型强子对撞机初步加速正负质子，然后正负质子才注入大型强子对撞机。
说到大型正负电子对撞机，有一段有趣的故事。这台机器运行了11年，在2000年不得不关闭为大型强子对撞机让路，因为后者要安置在同一个地下隧道里。大型正负电子对撞机的终极任务是轰出希格斯粒子，在2000年不得不承认这个任务超出它的能力，只提供了希格斯粒子质量一个下限：115GeV。但这台机器为精确检验标准模型做了不少重要的事情，例如将中间玻色子质量的测量精确到千分之一。甚至在关闭之前，它都在不遗余力地寻找希格斯粒子。
接替大型正负电子对撞机的大型强子对撞机的故事充满了传奇和惊险，我发表在《南方周末》的几篇文章都有提及，今天按下不表。单说发现疑似希格斯粒子。这项工作从2011年开始，计划在2012年年底结束。2011年12月份，在这台加速器上工作的两台探测器，ATLAS和CMS分别看到了希格斯粒子的踪影，证据的可信度大约是三个标准差，也就是99.7%左右。截至2012年6月中旬，两个探测积累的数据已经超过了去年，综合去年和今年的结果，它们发现了新粒子，质量是125.5GeV左右，置信度分别达到五个标准差。
我们终于松了口气，希格斯粒子，或者一个类似希格斯粒子的家伙，终于被抓获了。接下来，大型强子对撞机将运行到2012年12月中旬，在此期间检验新发现的粒子到底是不是希格斯粒子。然后，她要休整两年时间，2015年重新启动，那时，能量接近现在能量的两倍。我们将期待新的、更加重要的发现。
欧洲核子中心的物理学家们情不自禁地从座位上站起来，欢呼这一历史性的发现。 （CFP/图）
终场白和初步判断
从提出和设计大型强子对撞机到今天，经过二十五年的努力，数千名聪明又勤奋的物理学家没有异议地发现了一个新粒子，这个新粒子从各方面看上去都像那个上帝粒子，或更加学术地说，希格斯粒子。即使不是希格斯粒子，它在前面所述的希格斯机制中也占有一席位置。
像到什么程度？从7月5日开始，即欧洲核子中心的新闻发布会第二天，许多理论物理学家们开始在arXiv疯狂地贴文章。我罗列一下各种分析的结果。
有一篇论文说，这个粒子的衰变率和标准模型预言希格斯粒子的衰变率非常接近，接近到统计涨落只有七分之一。不过，这个疑似希格斯粒子衰变成两个光子的事例稍微多了一些。目前的数据量还不足以判断这点多余是真的，还是正常涨落。所以，我们说这个疑似对象就是希格斯粒子不算过分。
另一篇文章分析，假定这个粒子不是希格斯粒子，比希格斯粒子稍微复杂一点，也就是说，本来的四个希格斯场（被中间玻色子吃掉三个留下一个，共四个）不对，用六个希格斯场来代替，理论上似乎也说得过去，但是四个还是更好。
还有一篇文章分析，超对称貌似也与这个发现不矛盾。请注意，超对称是大型强子对撞机下一步发现的重要目标，这个理论预言自然界粒子数比我们看到的整整多了一倍。
第四篇论文分析了双光子衰变的情况，认为如果我们在标准模型里好好计算那个最难计算的相互作用——强作用，那么得到的结果正好是目前实验得到的结果。
第五篇文章，在我看来最重要，分析了复合希格斯粒子模型——在这些模型中，希格斯粒子不是基本粒子，而是由更加基本的粒子组合而成。这个文章得出结论，这些复合模型只有少数与实验融洽。这是我希望得到的结果，因为在超对称理论中，希格斯粒子是基本粒子，而且不算特别重，比较容易解释125.5GeV目前这个质量。
当然，还有更多的文章没有必要去总结了。我想提一下我们所的同事刘纯教授，从2011年开始，他一直忐忑不安，因为根据他的人择理论，希格斯粒子的质量最好在140GeV，这样，除了标准模型外，我们不会在更高的能量上发现新的物理现象。可惜上帝和上帝粒子不站在他的一边。我的这篇文章也受益于与他的经常性的讨论。
在结束本文时，我打两个赌。第一，新发现的粒子就是我们等了48年的希格斯粒子。第二，到年底，我们可能发现标准模型有一点点问题，而这一点点问题的修补会为我们打开一个全新的粒子新世界。
（作者系中科院理论物理研究所研究员）
“以本人命名的玻色子”——希格斯主题变奏曲
来源：南方周末
作者： 李剑龙 最后更新：2012-07-12
希格斯本人十分低调，面对媒体时他不愿直呼那个粒子的学名，而是称之为“以本人命名的玻色子”。
原子这个任性的家伙，似乎想怎么变就怎么变。——D. H.劳伦斯
物理学家已经有很多年没有像今天这样兴奋了，因为他们发现了一种新的粒子——很可能就是大名鼎鼎的“上帝粒子”或希格斯玻色子。早在20世纪60年代，这种粒子就已被希格斯和他的同行提出来，直到2012年7月4日，人们才确信在欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上发现了它的踪影。
这是一场48年的漫长等待。像很多做出重大发现的科学家一样，希格斯（Peter Higgs）本以为等待的时间会更长，“那时候我可能已经不在了”。
为什么一个小小粒子让这么多才智不凡的人如此牵肠挂肚？若要说清其中缘由，我们也许得追溯到2600多年前的古希腊。
古希腊的火种
公元前6世纪，在土耳其西海岸的古希腊城邦米利都，人们点燃了第一个理性的火把。他们认为，表面上纷乱如麻的现象背后，其实潜藏着一个简单的秩序。米利都学派创始人泰勒斯提出，万物的本原是水。西西里的恩培多克勒假设，万物的本原是土、气、火、水四种元素。色雷斯的德谟克利特的观点则最接近现代科学的理解：万物的本原是原子和虚空，原子不可分割，绝对的虚空是原子活动的场所。
在之后的岁月里，复杂源于简单的哲学与数学理论、实验技术的发展共同促成了一个又一个重大发现。德谟克利特的原子论经过后人的补充和完善，逐渐成为一个血肉丰满的科学理论。原子的地位如今已被基本粒子取代，原子论的升级版本叫做粒子物理的“标准模型”。
1897年，剑桥大学卡文迪许实验室的J.J.汤姆逊第一次发现了基本粒子：电子，并于1906年获得了诺贝尔物理学奖。希格斯玻色子是标准模型中最后一个有待发现的基本粒子，它为电子等许多其它基本粒子赋予了质量。CERN的发言人罗尔夫·霍耶尔（Rolf Heuer）说，希格斯玻色子的发现是理解自然之路上的一个里程碑。同时，爱丁堡大学在网站上宣布，他们决定建造一所新的希格斯理论物理研究中心。
基本粒子的里程碑似乎与希格斯有着不解之缘。卡文迪许实验室的创始人是英国理论物理学家麦克斯韦。麦克斯韦1831年在爱丁堡出生，并在爱丁堡大学度过了4年学生生涯。麦克斯韦是“复杂源于简单”思想的集大成者，他将导电的线圈、好玩的磁铁和无处不在的光用同一组优美的数学方程联系起来。后来人们发现，这个方程的量子版本可以描述一种为电磁现象提供中介的基本粒子：光子。而描述电子的数学方程则是1933年诺贝尔奖得主狄拉克（Paul Dirac）在1928年时提出的。一年之后，希格斯出生了。巧合的是，希格斯就读的中学（Cotham School）也是狄拉克的母校，当时的希格斯曾受到这位杰出校友的鼓舞。1997年，希格斯因自己的研究工作获得了狄拉克奖。
理论家希格斯
希格斯是一位理论物理学家，他和实验家的区别在于不用做实验。当实验家和数百人的团队在巨大的实验室里为一根电缆而忙得晕头转向时，几个理论家却可以坐在办公室里喝喝茶，聊聊天，发发呆，然后写写划划。1988年诺贝尔奖得主、实验物理学家莱德曼（Leon Lederman）在《上帝粒子》一书中略带嘲讽地说：“理论家面临的唯一风险是当他们在查找计算错误时用铅笔戳到自己的头。”不过在理论家眼中，最大的风险不是自己提出了错误的假说，而是同行先自己一天提出正确的理论。
在美国物理学会的网站上，有一个庆祝学术期刊《物理评论快报》（PRL）诞生50周年的纪念页面。1964年的栏目下并列出现了3篇论文。它们描述了类似的物理机制，是由6位理论家在先后四个月的时间里分别寄出的。希格斯的寄出时间排在第二，但他的完成时间较早，因此获得了首创权。2010年，这6位发现者共同获得了美国物理学会颁发的“J.J.樱井理论粒子物理学奖”，他们之中还有恩格勒特（F.Englert）、布劳特（R.Brout）、古拉尔尼克（G.Guralnik）、海根（C.R.Hagen）和基博尔（T.Kibble）。
不过希格斯本人十分低调，面对媒体时他不愿直呼那个粒子的学名，而是称之为“以本人命名的玻色子”。论文发表数年以后，希格斯在一次学术会议上见到了其他几位发现者。他表示当时心里略有不安，因为觉得他们受到了不公正的对待。历史虽然无情，但希格斯称与其他发现者现在的关系很好。只可惜，布劳特已于2011年去世。
就差临门一脚
相似的理论之所以会在同一时期出现，是因为当时的条件已经成熟，就差临门一脚。
到20世纪中叶，科学家将当时已知的现实世界也还原成了几十种基本粒子，以及粒子之间4种基本的相互作用：引力、电磁力、弱力和强力。于是，基本粒子也就分为两大类，一类是电子、中微子、夸克等等，它们是构成世界的基本成分。而光子、规范玻色子和胶子在其中为引力之外的3种相互作用提供中介。
但是，理论和实际的联系出了问题。1954年，理论家杨振宁和米尔斯（Robert Mills）对麦克斯韦方程进行了推广，提出了杨-米尔斯方程。这套方程彰显了理论界的一套普适价值，叫做“规范对称性”，人们相信这套价值会让理论的数学形式变得简洁。然而，普世价值的简单推广却产生了令人尴尬的后果，杨-米尔斯方程描述的基本粒子都没有质量，如果让这样的粒子为相互作用提供中介，普世价值就会要求狄拉克方程描述的电子、夸克都没有质量。这就与实验现象产生了严重对立。
希格斯等人吸取了前人的智慧，在1964年时提出一种新的量子场，叫做希格斯场。理论家认为场是一种比粒子更加简单的概念，不同数量的粒子可以看作同一个场的不同激发态，粒子可以产生和湮灭，场却永远存在。如果希格斯场与那些需要质量的粒子保持密切联系，对称性破缺机制就会在保持规范对称性的同时，让相应的粒子带上质量，而另一些粒子则不受影响。英国物理学家米勒（David Miller）把这套理论比作充满记者的房间。首相一到场就会被围拢起来，导致行动迟缓，因此获得了质量。而无名小辈进入房间则不受阻碍，仍然保持无质量状态。这就是著名的希格斯机制。
霍金赌输了，还有谁
1897年实验家探测电子时，实验装置大都可以摆在桌面上，费用也不会太高。而仅仅过了一个世纪，欧洲核子中心在1998-2008年间建造的LHC的周长就已达到27千米，预算更是高达75亿欧元（中国科研经费对此亦有贡献）。这是因为量子物理存在一个基本原理：探测的事物越细微，需要的能量就越高。于是，相应的加速器就得造得越大。
因此在最近的半个多世纪中，理论常常走在实验的前面。理论家几分钟就能在黑板上完成的演算，实验家往往需要等待许多年。先是等各种技术条件逐渐成熟，然后游说政府和财团，期待他们慷慨解囊，实验装置逐步建设完成之后，再进行验收、调试和小规模试验，最后才能进入检验理论的大规模实验环节。与此同时，像希格斯这样的理论家也在等待实验的最后一刻。如果老师讲授希格斯机制时发现，下面有几个研究生因为听不懂而昏昏欲睡，就会开一个善意玩笑说：“LHC若发现了希格斯玻色子，希格斯就会获得诺贝尔奖。为了获奖，八十多岁的希格斯老爷子每天都在锻炼身体!”
CERN宣布实验结果之后，包括赌输100美元的霍金（Stephen Hawking）在内，许多的理论家都认为希格斯会获得今年的诺贝尔物理学奖，不排除其他几位健在的发现者也会获奖。同样研究理论物理学，霍金的专长是宇宙学，以及广义相对论和量子理论的交叉领域。在此之前霍金曾经跟其他理论家打过4个赌，涉及内容都是自己的研究领域，结果全部赌输。
不过，这一次霍金并不是唯一打赌的人。2009年，德国物理爱好者温茨克（A.Unzicker）也下了100美元的赌注。他认为希格斯玻色子不存在，并为此建立了“打赌希格斯”（bet on the higgs）网站。2011年，爱尔兰一家博彩公司也开设了赌局，还为各种情况设置了赔率：如果在2012年发现希格斯玻色子，赔率是4∶1；2013年是5∶1；如果希格斯玻色子的质量低于130GeV，赔率是6∶1。幸运的是，他们都赌输了，某些人可能赔惨了。
老对手的失落
这样的结果令大西洋彼岸的美国科学家内心五味杂陈。因为从1980年代中期起，费米实验室的Tevatron加速器就在试图寻找希格斯粒子，结果一无所获。2011年10月，由于预算不足，这台加速器被迫关闭。
更令人遗憾的是，美国科学家本打算从1990年代初开始建造一个周长87千米的超导超大型加速器（SSC），结果在1993年同样是预算原因而被迫放弃，只留下一条24千米长的隧道。“这本该是个在美国做出、并且已经做出的发现”，美国理论家温伯格说，“美国国会选择了放弃，没有为拓展基本知识的边界而做出努力，我们感到很遗憾。”
就在CERN召开发布会的前两天，已关闭的Tevatron加速器的科学家突然宣称，根据他们的最新分析，Tevatron之前的数据中也包含了希格斯玻色子存在的证据。而且，这些证据所分析的是另外的衰变产物，由于能量原因，Tevatron对这些产物的探测比LHC更加灵敏。这自然有横刀夺爱之嫌，并因此遭到安德森的严厉批评：“在这样的时刻宣布这个结果，费米实验室的做法是不公道的。”
有趣的是，CERN选在7月4日这天召开发布会也可能另有隐情。1984年的7月4日，CERN也曾宣称发现了标准模型预言的顶夸克，质量在40GeV左右。但是后来他们又发现自己的分析存在错误，包括费米实验室在内的后续实验逐步否定了这个结果，并最终把顶夸克的质量定在了173GeV。
还有很多余地
希格斯玻色子的发现是科学奥德赛旅程中的又一个里程碑。但理论家和实验家的工作还远远没有结束。2004年诺贝尔物理学奖得主维尔切克（Frank Wilczek）说：“到目前为止，所有结果都与最简单、最经济的标准模型版本相符，没有任何奇特事物的迹象。但事情还有很多余地，还有未知的领域有待探索。”
“满足于希格斯玻色子的发现，并不能为如何超越标准模型寻找线索。”温伯格的看法则更加悲观：“如果这是今后几十年中唯一的发现，前途就会非常暗淡。”
“复杂源于简单”的理想远没有成为现实。标准模型需要20个输入参数，在理论家看来还不够简洁。强力和电弱力还没有纳入更简单的统一框架，更不用说困扰人们多年的万有引力。已知的基本粒子和相互作用只能描述已知宇宙4%的物质，而剩下96%的物质是不可言状的暗物质和暗能量。
我们的宇宙已经存在了137亿年，希格斯玻色子让我们等待了48年。还有多少谜团尚未发现？没有答案。既然我们无法预测未来，不妨学习玩笑中的希格斯老爷子：每天锻炼身体，等待下一个发现的来临。
为什么希格斯粒子这么特殊？
来源：南方周末
作者： 李淼 最后更新：2012-02-06
关于希格斯粒子，有一个特殊的称呼，即上帝粒子。1993年，诺贝尔奖获得者、实验粒子物理学家Leon Lederman在他的名为《上帝粒子：如果宇宙是答案，那么什么是相应的问题？》的科普著作中将它称为上帝粒子。
我们知道，粒子物理学家研究的对象是物质世界的基本相互作用形式和物质的基本组元。在19世纪末，物理学家们相信分子原子的存在，俄国物理学家门捷列夫甚至编了元素周期表。20世纪初，物理学家通过实验肯定了原子的存在，并且在后来的实验中通过显微镜看到了原子。后来，物理学家发现，原子是由电子和原子核组成的，而原子核是由质子和中子组成的。
到了20世纪70年代，物理学家又发现，即使质子和中子也是复合粒子，由夸克组成。所以，从70年代到90年代，物理学家肯定了基本粒子家族的成员，它们是电子，中微子和夸克，以及类似电子的μ子（渺子）和τ子（陶子）。电子和中微子以及类似它们的粒子叫轻子，夸克叫重子。这些粒子都是费米子，都有自旋1/2（级半个角动量量子）。
在费米子之外，还有玻色子。玻色子的自旋是角动量量子的整数倍，例如无所不在的光子，传递强相互作用的胶子，以及传递弱相互作用的中间玻色子。这些传递力的粒子的自旋都是1。物理学家用这些基本粒子建立了所谓粒子物理标准模型。之所以称这个模型为标准的，是因为到现在为止我们还没有发现有什么基本物理现象这个模型解释不了。因此，诺贝尔奖获得者Weinberg建议将这个模型称为标准理论，因为理论听上去似乎比模型更高级些。
现在轮到希格斯粒子了，这是标准模型中唯一与其它粒子不同的粒子，第一，它的自旋为0，也就是没有自旋，所以也是玻色子。第二，它决定了粒子物理中的真空性质，也就是说，它的存在赋予真空一些特性，使得所有其它粒子在这个真空存在时获得质量。由于这个特殊地位，Lederman通俗地称之为上帝粒子。
有一个故事说，Lederman将他的科普书交给出版商时，不是称希格斯粒子为上帝粒子（god particle），而是称它为操蛋粒子（goddamn particle），但编辑觉得这个名字太不雅了，改成了上帝粒子。这个故事是Lederman自己说出来的，因此有人怀疑Lederman在编故事，觉得他不会用操蛋这个词，他只是为了宣传他的书或撇清才编了这个故事。
