W玻色子質量迄今最精確測量完成
經過10年的仔細分析和審查,美國能源部費米國家加速器實驗室對撞機探測器(CDF)合作項目的科學家7日宣布,他們實現了迄今為止對W玻色子質量的最精確測量,W玻色子是自然界的載力粒子之一。利用費米實驗室CDF收集的數據,科學家們現在已經以0.01%的精度確定了粒子的質量,這是以前最佳測量值的兩倍。
發表在《科學》zazhishangdexinjingqueceliangzhi,jiangshikexuejianenggouceshiliziwulixuedebiaozhunmoxing,zheshicongzuijibencengmianmiaoshuzirandelilunkuangjia。celiangjieguoshi,xindezhiliangzhixianshilekexuejiazaibiaozhunmoxingdebeijingxiashiyongshiyanhelilunshuruhuodedezhizhijiandechayi。
如果確認,此測量結果表明可能需要改進標準模型計算或擴展模型。新測量值與之前的許多W玻色子質量測量值一致,但也存在一些差異,未來的測量將需要更多地闡明結果。
費米實驗室副主任喬·萊肯說:“雖然這是一個有趣的結果,但測量結果需要通過另一個實驗來確認,然後才能完全解釋。”
W玻色子是負責傳遞弱核力的基本粒子,它負責使太陽發光和粒子衰變的核過程。利用費米實驗室的Tevatron對撞機產生的高能粒子碰撞,CDF合作項目收集了1985年至2011年間包含W玻色子的大量數據。
W玻色子的質量大約是質子質量的80倍,或大約80000MeV/c2。20多年來,CDF研究人員一直致力於實現對W玻色子質量越來越精確的測量。最新質量測量的中心值和不確定度為80433±9MeV/c2。該結果使用了從費米實驗室Tevatron對撞機收集的整個數據集。它基於對420萬個W玻色子者的觀察,大約是2012年發布的合作分析中使用的數量的4倍。
“過去40年來,許多對撞機實驗都對W玻色子質量進行了測量。”意大利國家核物理研究所的CDF聯合發言人喬治·基亞雷利說,“這些都是具有挑戰性的、複fu雜za的de測ce量liang,而er且qie它ta們men已yi經jing達da到dao了le很hen高gao的de精jing度du。我wo們men花hua了le很hen多duo年nian的de時shi間jian來lai完wan成cheng所suo有you的de細xi節jie和he必bi要yao的de檢jian查zha。這zhe是shi我wo們men迄qi今jin為wei止zhi最zui可ke靠kao的de測ce量liang,測ce量liang值zhi和he預yu期qi值zhi之zhi間jian的de差cha異yi仍reng然ran存cun在zai。”
研究人員還將他們的結果與使用標準模型對W玻色子質量的預期最佳值80357±6MeV/c2進行了比較。該值基於複雜的標準模型計算,該計算將W玻色子的質量與其他兩個粒子的質量的測量值錯綜複雜地聯係起來:1995年在費米實驗室Tevatron對撞機中發現的頂誇克和2012年在歐洲核子研究中心大型強子對撞機中發現的希格斯玻色子。
總編輯圈點
CDF項xiang目mu曆li經jing了le許xu多duo年nian,精jing確que的de測ce量liang值zhi其qi實shi一yi直zhi隱yin藏zang在zai分fen析xi儀yi中zhong,直zhi到dao項xiang目mu得de到dao全quan麵mian審shen查zha,科ke學xue家jia才cai將jiang這zhe個ge驚jing喜xi結jie果guo帶dai到dao世shi人ren麵mian前qian。這zhe一yi結jie果guo對dui測ce試shi標biao準zhun模mo型xing的de準zhun確que性xing作zuo出chu了le重zhong要yao貢gong獻xian,理li論lun物wu理li學xue界jie和he其qi他ta實shi驗yan也ye都dou將jiang跟gen進jin並bing繼ji續xu闡chan明ming這zhe個ge問wen題ti,如ru果guo實shi驗yan值zhi和he預yu期qi值zhi之zhi間jian的de差cha異yi真zhen的de是shi由you於yu某mou種zhong新xin的de粒li子zi或huo亞ya原yuan子zi相xiang互hu作zuo用yong造zao成cheng的de,那na麼me它ta終zhong歸gui有you一yi天tian會hui被bei發fa現xian。
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