在粒子物理學的標準模型中，弱相互作用載子（W 和 Z 玻色子）的質量是唯一相關的。標準模型以外的物理學可以透過虛擬粒子量子環的影響來改變這種關係，因此以盡可能高的精度測量這些品質變得至關重要。雖然 Z 玻色子的質量已知的精確度接近百萬分之二十 (2 MeV)，但 W 玻色子的質量已知的精確度要低得多。這新測量這是歐洲核子研究中心大型強子對撞機(LHC) 的緊湊型介子螺線管(CMS) 實驗的首次實驗，它使用了一項新技術，使其成為迄今為止對W 玻色子質量最詳盡的研究。
W 玻色子衰變為 μ 子（紅線）和逃脫偵測的中微子（粉紅色箭頭）的 CMS 候選碰撞事件。圖片來源：CMS / CERN。
在標準模型中，W質量與統一電磁力和弱力的相互作用的強度以及希格斯玻色子和頂夸克的質量密切相關，這將其值限制在80353百萬電子伏特（MeV）的不確定範圍內6 MeV。
測量因此，具有高精度的品質使得可以測試這些屬性是否都以與標準模型一致的方式對齊。
如果不這樣做，原因可能是新的物理現象，例如新的粒子或相互作用。
自從大約 40 年前在歐洲核子研究中心發現以來，W 玻色子的質量透過幾次對撞機實驗得到了更精確的測量。
到 2022 年，其品質值將高得驚人費米實驗室（CDF）的對撞機探測器的檢測使該粒子陷入了「中年危機」。
CDF W玻色子質量為80433.5 MeV，不確定性為9.4 MeV，與標準模型預測及其他實驗結果有顯著差異，需要進行更多研究。
2023 年，歐洲核子研究組織(CERN) 的ATLAS 合作組織於2017 年提供了首次W 玻色子質量測量，並根據對大型強子對撞機第一次運行的質子-質子碰撞數據的重新分析，發布了改進的測量結果。
這項改進後的結果為 80366.5 MeV，不確定度為 15.9 MeV，與除 CDF 測量之外的所有先前測量結果一致，CDF 測量仍然是迄今為止最精確的，精度為 0.01%。
CMS 實驗現已透過首次 W 玻色子品質測量為這項全球努力做出了貢獻。
備受期待的結果 80360.2 的不確定度為 9.9 MeV，其精度與 CDF 測量的精度相當，並且與除 CDF 結果之外的所有先前測量結果一致。
「這項分析是在大型強子對撞機第二運行期的惡劣碰撞環境下測量W品質的首次嘗試，」帕特里夏·麥克布萊德博士說。
“團隊的所有辛勤工作實現了極其精確的 W 質量測量，也是大型強子對撞機上最精確的測量。”
Gautier Hamel de Monchenault 博士補充說：「W 質量測量非常具有挑戰性，涉及對W 玻色子的產生及其衰變成輕子（此處為μ 子）和逃脫檢測的中微子的精細測量和理論建模。
「透過利用 CMS 探測器高精度測量 μ 子的能力，並使用最新、最先進的理論成分（其中一些成分經過交叉檢查分析測試），我們達到了這一創紀錄的精度水平。”
