Хи́ггсовский механи́зм, или механи́зм Хи́ггса, предложенный английским физиком Питером Хиггсом в 1964 г., — теория, которая описывает, как частицы-переносчики слабого взаимодействия (W- и Z-бозоны) приобретают массу. Например, он делает Z-бозон отличным от фотона. Этот механизм может быть рассмотрен как элементарный случай тахионной конденсации, где роль тахиона играет скалярное поле, названное полем Хиггса. Массивный квант этого поля был назван бозоном Хиггса.
Наглядно механизм Хиггса можно представить следующим образом. Рассыпанные по поверхности стола маленькие пенопластовые шарики (аналоги безмассовых частиц) легко разлетаются от малейшего дуновения; однако будучи высыпанными на поверхность воды, они уже не перемещаются так же легко — взаимодействие с жидкостью, которая в этой аналогии играет роль вакуумного хиггсовского поля, придало им инертность. Рябь от дуновения на свободной поверхности воды будет аналогом хиггсовских бозонов. Неточность этой аналогии заключается в том, что вода мешает любому движению шариков, в то время как хиггсовское вакуумное поле не оказывает влияния на частицы, движущиеся равномерно и прямолинейно, а противодействует лишь их ускорению (возникновению т. н. инертной массы)[1].
В середине XX века многие эксперименты показали наличие массы у частиц (калибровочных бозонов), через обмен которыми описываются фундаментальные взаимодействия. Поэтому в уравнения движения для этих частиц требовалось ввести выражение для массы. Уравнения движения для калибровочных полей с массовыми членами неинвариантны относительно локальных преобразований симметрии (калибровочных преобразований), то есть эти уравнения будут меняться при калибровочных преобразованиях. Свойства фундаментальных взаимодействий требуют, однако, чтобы уравнения движения не менялись при калибровочных преобразованиях (были калибровочно инвариантны), так что введение выражений для массы нарушало бы законы природы.
Прорыв Хиггса состоял в том, что масса векторного бозона (иногда называемого калибровочным бозоном) появляется эффективно в результате определённого взаимодействия этого бозона со скалярным полем. Данный механизм был предложен в контексте модели спонтанного нарушения электрослабой симметрии, созданной Йоитиро Намбу и другими в попытке объяснить природу сильного взаимодействия[2]. Хиггс и другие исследователи разрабатывали этот механизм прежде всего для случая неабелевых групп симметрии.
Теория Хиггса была предвосхищена Эрнстом Штюкельбергом в 1957 году (см. действие Штюкельберга). Сам Хиггс основывался на предположении Филиппа Андерсона. Идея механизма пришла к нему во время похода по шотландскому нагорью[3]. Независимо от Хиггса к аналогичным выводам пришли Роберт Браут и Франсуа Энглер из Брюссельского свободного университета, а также Г. С. Гуральник, К. Р. Хаген и Т. В. Б. Киббл из Имперского колледжа.