Симметрия и инвариантность
Втом случае, когда состояние системы в результа-те какого-либо преобразования не меняется, гово-рят, что система обладает симметрией относи-тельно данного преобразования. Понятие сим-метрии является очень важным в физике элемен-тарных частиц, т.к. каждому виду симметрии соот-
ветствует свой закон сохранения и наоборот: каж- дому закону сохранения какой-либо физической величины соответствует своя симметрия. Обще- известной является связь симметрии времени и пространства относительно сдвигов (однород- ность) и поворотов (изотропность) с законами со- хранения энергии, импульса и момента импульса. Эти законы являются универсальными, т.е. вы- полняются во всех видах взаимодействий.
Глобальная калибровочная симметрия
Кроме этих общеизвестных видов симметрии суще- ствуют так называемые "внутренние симметрии", 
которые в физике элементарных частиц называ- ются "калибровочными симметриями (или инвари- антностями)". Например, существует калибровоч- ная инвариантность к изменению фазы волновой функции, т.к. нет способа определить абсолютную величину фазы этой функции. Другими словами, 
квантовая механика инвариантна относительно 
произвольного изменения фазы волновой функ- ции на постоянную величину сразу во всем прост-
ранстве и во все моменты времени, т.е. замены ψ на ψ·exp(i ) при условии = const. Это и есть гло-
бальная калибровочная симметрия.
Глобальная калибровочная симметрия
Эта инвариантность очевидна, т.к. мно- житель exp(i ) при подстановке изме- ненной волновой функции в уравнение Шредингера
ih h2 U
t 2m
можно сократить.
Локальная калибровочная симметрия
Если фаза не равна константе, а является про- извольной функцией координат и времени, то
такое преобразование называется локальным. При замене ψ на ψ·exp(i (r,t)) уравнение Шре-
дингера, конечно, изменится, однако его можно сохранить неизменным, если ввести в него ком- пенсирующее поле: четырехмерный вектор (φ(r,t),A(r,t)), который является совокупностью 
скалярного и векторного потенциалов электро- 
магнитного поля, квантами которого являются фотоны. В этом и заключается основная идея квантового описания электромагнитного взаимо- действия в КЭД. 
Локальная калибровочная инвариантность
Подобная идея используется для построения тео- рии всех взаимодействий, а соответствующий вид 
симметрии называется "локальной калибровоч- ной инвариантностью". Однако при этом возника- ет проблема. Обязательным требованием к урав- нениям для любого физического поля является инвариантность по отношению к преобразовани- ям Лоренца. А это выполняется только в том слу- 
чае, если масса кванта поля равна нулю. Кванты
электромагнитного, сильного и гравитационного полей являются безмассовыми (т.е. имеют нуле- вую массу покоя), но кванты-переносчики слабых взаимодействий имеют довольно большие массы.
Такая же проблема возникает и при объяснении значений масс у других элементарных частиц. Можно сказать, что внутренние симметрии запрещают элементарным частицам иметь ненуле- вые массы покоя, что, конечно, проти- воречит экспериментальным данным. Этот вопрос - об объяснении различных 
значений масс у элементарных частиц - 
оставался до последнего времени 
нерешенным в стандартной модели.
Бозон Хиггса
Для объяснения этого противоречия в 1964 году Ф.Энглер (F.Englert) и Р.Браут (R.Brout) и независимо от них П.Хиггс (P.Higgs) почти одновременно предполо- жили, что существует еще одно поле, вза- имодействие с которым придает частицам массу. П.Хиггс, кроме этого, предсказал 
существование у этого поля кванта - бозо-
на со спином, равным нулю, поэтому гипотетический квант этого поля получил название "бозон Хиггса". 
Английский физик Питер В.Хиггс в начале 1960-х годов доказал, что в Стандартной модели эле- ментарных частиц должен быть еще один бозон - квант поля, которое создает массу у материи
Масса этой частицы, согласно сделанным тогда оценкам, должна находиться в диапазоне от 100 до 1000 Гэв.
Ускорителей, на которых можно было бы обнаружить частицу с такой массой, до последнего времени не существовало, поэтому бозон Хиггса оставался единст- 
венной еще не обнаруженной эксперимен- тально частицей стандартной модели.
На семинаре в ЦЕРНЕ 4 июля 2012 года бы- ло объявлено об открытии новой частицы, свойства которой, как осторожно заявляют авторы открытия, соответствуют ожидае- мым свойствам теоретически предсказан- ного бозона Хиггса - элементарного бозона Стандартной модели физики элементар- ных частиц. Эта новая частица (для нее 
принято обозначение H) не имеет электри-
ческого заряда. Масса бозона по данным одной группы экспериментов равна (125.3
± 0.9) Гэв, по данным другой группы (126.0
± 0.8) Гэв.