在粒子物理的标准模型中，弱相互作用载流子（W 和 Z 玻色子）的质量是唯一相关的。标准模型之外的物理学可以通过虚拟粒子量子环的影响改变这种关系，因此以尽可能高的精度测量这些质量变得至关重要。虽然 Z 玻色子的质量已知的精确度接近百万分之二十 (2 MeV)，但 W 玻色子的质量已知的精确度要低得多。这新测量这是欧洲核子研究中心大型强子对撞机 (LHC) 的紧凑型介子螺线管 (CMS) 实验的首次实验，它使用了一项新技术，使其成为迄今为止对 W 玻色子质量最详尽的研究。
W 玻色子衰变为 μ 子（红线）和逃脱检测的中微子（粉色箭头）的 CMS 候选碰撞事件。图片来源：CMS / CERN。
在标准模型中，W质量与统一电磁力和弱力的相互作用的强度以及希格斯玻色子和顶夸克的质量密切相关，这将其值限制在80353百万电子伏特（MeV）的不确定范围内6 MeV。
测量因此，具有高精度的质量使得可以测试这些属性是否都以与标准模型一致的方式对齐。
如果不这样做，原因可能是新的物理现象，例如新的粒子或相互作用。
自从大约 40 年前在欧洲核子研究中心发现以来，W 玻色子的质量通过几次对撞机实验得到了更加精确的测量。
到 2022 年，其质量值将高得惊人费米实验室（CDF）的对撞机探测器的检测使该粒子陷入了“中年危机”。
CDF W玻色子质量为80433.5 MeV，不确定性为9.4 MeV，与标准模型预测和其他实验结果存在显着差异，需要进行更多研究。
2023 年，欧洲核子研究组织 (CERN) 的 ATLAS 合作组织于 2017 年提供了首次 W 玻色子质量测量，并根据对大型强子对撞机第一次运行的质子-质子碰撞数据的重新分析，发布了改进的测量结果。
这一改进后的结果为 80366.5 MeV，不确定度为 15.9 MeV，与除 CDF 测量之外的所有先前测量结果一致，CDF 测量仍然是迄今为止最精确的，精度为 0.01%。
CMS 实验现已通过首次 W 玻色子质量测量为这项全球努力做出了贡献。
备受期待的结果 80360.2 的不确定度为 9.9 MeV，其精度与 CDF 测量的精度相当，并且与除 CDF 结果之外的所有先前测量结果一致。
“这项分析是在大型强子对撞机第二运行期的恶劣碰撞环境下测量W质量的首次尝试，”帕特里夏·麦克布莱德博士说。
“团队的所有辛勤工作实现了极其精确的 W 质量测量，也是大型强子对撞机上最精确的测量。”
Gautier Hamel de Monchenault 博士补充道：“W 质量测量非常具有挑战性，涉及对 W 玻色子的产生及其衰变成轻子（此处为 μ 子）和逃脱检测的中微子的精细测量和理论建模。”
“通过利用 CMS 探测器高精度测量 μ 子的能力，并使用最新、最先进的理论成分（其中一些成分经过交叉检查分析测试），我们达到了这一创纪录的精度水平。”
