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W玻色子質量的最精確測量偏離標準模型

經過 10 年的分析和多重驗證,由 費米國家加速器實驗室 (費米實驗室)宣布他們擁有最準確的質量測量 W玻色子,四種基本物理相互作用之一的承載者。 結果表明標準模型應該改進或擴展。

我們知道四種基本的物理相互作用: 引力, 弱點, 電磁強互動. w-玻色子 是弱相互作用的載體。 根據來自的數據 對撞機探測器 在費米實驗室 (CDF),費米實驗室的科學家們以 0,01% 的準確度確定了 W 玻色子的質量。 測量精度是以前的兩倍。 一旦建立,科學家們就使用新值來測試標準模型。

 圖片來源:Pixabay/ 那些

我們進行了大量的修復和額外的檢查。 在此過程中,我們對 粒子探測器 本身以及對相互作用的理論和實驗理解的進展 W玻色子 考慮其他粒子。 當我們最終進行所有計算時,我們發現它們偏離了標準模型的預測,”領導進行計算的小組的杜克大學的 Ashutosh V. Kotwal 說。他是在該框架內工作的 400 名科學家之一。 CDF合作 一起工作。

新的測量在許多方面與早期的測量一致 w 玻色子同意,但在許多方面偏離了它們。 因此,需要進一步調查。 費米實驗室副主任喬·萊肯說,這些都是非常有趣的結果,但需要其他實驗來證實才能完全解釋它們。

W玻色子是弱相互作用的載體,除其他外,它負責使太陽發光並導致粒子衰變的過程。 對科學非常有價值的費米實驗室 Tevatron 加速器 在 1985 年至 2011 年間收集了大量數據。 CDF 測量已經進行了很多年。 這些測量的結果隱藏在必須詳細分析的數據中。 牛津大學物理學家克里斯·海斯說,當我們最終得到它們時,我們感到很驚訝。

的質量 W玻色子大約是質子的80倍 約為 80.000 MeV/c2。 費米實驗室的科學家們現在已經指定了這種方法。 由於他們的工作,我們現在知道它是 80 ± 433 MeV/c9。 這個結果是基於研究 4,2 萬個 W 玻色子n 在費米實驗室進行。

在過去的 40 年裡,眾多加速器的實驗使研究 W玻色子 允許。 這些是非常困難和復雜的測量,不斷被改進。 我們的工作已經持續了很多年。 我們進行了最準確的測量,因此我們可以得出結論,測量值和預期值之間存在差異,”意大利國家核物理研究所的 CDF 合作發言人 Giogrio Chiarelli 說。

最準確的質量計算 W玻色子 基於標準模型——基於對頂夸克質量的測量和 希格斯玻色子 - 給出 80 357 ± 6 MeV/c2 的結果。 因此,理論計算與所進行的測量之間的差異是顯而易見的。 現在,進一步實驗的作者和理論物理學家應該嘗試解釋它們。 如果實驗結果和理論計算之間的差異是由於存在新的相互作用 - 這只是一種可能性 - 那麼未來的實驗應該會揭示它。