El campo de Higgs es un campo cuántico local invariante elemental de Lorentz que ha impregnado todo el universo desde el Big Bang. A una energía superior a aproximadamente 100 GeV, este campo es básicamente inerte y no tiene ningún impacto sobre la materia en el universo. Por debajo de 100 GeV, la simetría electro-débil se rompe espontáneamente y el campo de Higgs ahora adquiere un valor de expectativa de vacío distinto de cero. Significa que el campo de Higgs ahora puede interactuar con el asunto.
Esta interacción se llama acoplamiento Yukawa, por el cual una partícula de materia (fermión) adquiere masa. La magnitud de la masa es directamente proporcional a la fuerza del acoplamiento. Es por eso que la masa desnuda de un quark top es mucho más que la masa de un electrón con un acoplamiento Yukawa correspondientemente grande.
Como cualquier otro campo cuántico local, este campo también tiene una invariancia de calibre. La invariancia de calibre de un objeto puede entenderse como la invariancia bajo una rotación especial que puede estar en el espacio real o en un espacio complejo. En el caso del campo de Higgs, el indicador es SU (2). Significa que el campo HIggs es invariable bajo una rotación (aproximadamente) tridimensional en el espacio real de tal manera que el eje de la rotación está obligado a apuntar en una dirección fija durante la rotación. El campo de Higgs es un campo complejo con 4 componentes reales.
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Otra propiedad importante de un campo cuántico invariante de Lorentz es la creación y aniquilación de partículas. Una partícula elemental es una excitación cuantificada de un campo cuántico de calibre. Esta excitación puede ser sin espacios, como en el caso de un fotón, o estar separada en el caso de un electrón. En el caso del campo de Higgs, tiene un giro cero, carga cero y una gran brecha, lo que lleva a la gran masa de la partícula escalar resultante (bosón de Higgs). Más grande es la masa de una partícula elemental, más corta es su vida útil. En el caso del bosón de Higgs, solo son unos pocos segundos durante los cuales solo viaja unos pocos metros zepto.
La excitación cuantificada local del campo de Higgs da lugar a 4 bosones masivos debido a sus 4 componentes reales. 3 de estos son absorbidos por los bosones portadores de la fuerza débil – W +, W-, Z0 – haciéndolos muy masivos. El 4º bosón se llama bosón de Higgs.
Como un bosón obedece las estadísticas de Bose-Einstein, puede ocupar el mismo estado fundamental cuántico que todos los demás bosones con la misma energía. El bosón de Higgs también puede condensarse con otros bosones de Higgs, lo que conduce a un condensado de bosón de Higgs en el que todos los bosones son coherentes en fase. Este condensado solo existiría con una energía de aproximadamente 100 GeV.
