物理学家Fermilab(CDF)合作的撞机检测器已经确定了质量W BOSON,一个基本颗粒之间弱力的介体,精度为0.01%,是先前最佳测量值的两倍。新值显示了在基本粒子物理学标准模型的背景下,使用实验和理论输入获得的价值科学家获得了张力。
W玻色子是弱核力量的信使粒子。它负责使太阳闪耀和颗粒腐烂的核过程。图片来源:费米拉布。
在CERN的大型强子对撞机上观察Higgs玻色子已经验证了标准模型的最后一块。
该模型结合了量子力学,特殊相对论,量规对称性和群体理论,目前以高精度描述了大多数粒子物理测量值。
它假设粒子特性之间的许多实验建立的对称性,它们从实验数据中严格限制了模型的参数。
鉴于当前的实验精度和标准模型的预测能力,该模型的全局拟合到数据呈现基本参数的精确估计值,例如W玻色子的质量。
作为弱核力量的介体之一,该粒子是标准模型框架的关键组成部分。
杜克大学物理学家,CDF合作成员Ashutosh Kotwal博士说:“我们结果的改进数量和额外检查的数量是巨大的。”
“我们考虑了我们对粒子探测器的改进理解,以及对W玻色子与其他颗粒相互作用的理论和实验理解的进步。”
“当我们最终公布结果时,我们发现它与标准模型预测有所不同。”
“如果得到确认,该测量表明可能需要改进标准模型计算或扩展模型。”
CDF物理学家致力于实现越来越精确的W玻色子质量测量,已有20多年的历史了。
其最新质量测量的中心值和不确定性为80,433.5±9.4 MeV/c2。
该结果使用CDF II检测器在Fermilab Tevatron上收集的完整数据集。它基于观察到420万W Boson候选人的观察,大约是2012年合作的分析中使用的数量的四倍。
意大利国家核物理研究所的物理学家,CDF协作共同发言人Giorgio Chiarelli博士说:“在过去40年中,许多对撞机实验已经对W玻色子质量进行了测量。”
“这些都是具有挑战性的,复杂的测量,并且已经取得了更精确的成就。”
“我们花了很多年的时间来仔细阅读所有细节和所需的支票。”
“这是我们迄今为止最强大的测量方法,并且测量值和预期值之间的差异仍然存在。”
CDF研究人员还使用标准模型将其结果与W玻色子质量的预期最佳值进行了比较,为80,357±6 MeV/c/c。2。
该值基于复杂的标准模型计算,将W玻色子的质量复杂地连接到其他两个粒子的质量的测量值:顶部夸克和希格斯玻色子。
德克萨斯A&M大学的物理学家,CDF合作的共同发言人David Toback博士说:“现在,这取决于理论物理社区和其他实验,并阐明了这一谜团。”
“结果是测试标准模型的准确性的重要贡献。”
“如果实验值和期望值之间的差异是由于某种新粒子或亚原子相互作用引起的,这是一种可能性之一,那么在将来的实验中很有可能会发现它。”
这结果出现在期刊上科学。
_____
T. Aaltonen等。 (CDF协作)。用CDF II检测器对W玻色子质量进行高精度测量。科学376(6589):170-176; doi:10.1126/science.abk1781