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W玻色子新測(cè)量值可能與“標(biāo)準(zhǔn)模型”相沖突,新的物理學(xué)或?qū)a(chǎn)生?
2022年04月08日 11:06:34 來源:化工儀器網(wǎng) 作者:楊 點(diǎn)擊量:5079

此次費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的研究結(jié)果顯示了科學(xué)家在標(biāo)準(zhǔn)模型的背景下使用實(shí)驗(yàn)和理論輸入獲得的值之間的差異。如果能夠確定,也許物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型需要改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算或擴(kuò)展模型。

  【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】美國(guó)能源部費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室對(duì)撞機(jī)探測(cè)器(CDF)合作項(xiàng)目的科學(xué)家7日宣布,他們實(shí)現(xiàn)了迄今為止對(duì)W玻色子質(zhì)量的最精確測(cè)量。經(jīng)過十年的研究整理,杜克大學(xué)的粒子物理學(xué)家Ashutosh Kotwal和其他397名合作者利用費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室CDF收集的數(shù)據(jù),以0.01%的精度確定了W玻色子的質(zhì)量為80,443.5兆電子伏特,是質(zhì)子的86倍。而這一結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)值高七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。
 
  (在費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的對(duì)撞機(jī)探測(cè)器的中心,質(zhì)子和反質(zhì)子會(huì)碰撞產(chǎn)生短暫的奇異粒子。圖:賴達(dá)·哈恩/費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室)
 
  在物理學(xué)中,W及Z玻色子(boson)是負(fù)責(zé)傳遞弱核力的基本粒子。它們是1983年在歐洲核子研究組織發(fā)現(xiàn)的,被認(rèn)為是粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的一大勝利。標(biāo)準(zhǔn)模型包括三代輕子和三代夸克,以及傳遞相互作用的光子、膠子、W、Z玻色子和已被實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生所有粒子質(zhì)量的希格斯粒子,于2012年完成。標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)粒子的質(zhì)量有嚴(yán)格的限制。
 
  而此次費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的研究結(jié)果顯示了科學(xué)家在標(biāo)準(zhǔn)模型的背景下使用實(shí)驗(yàn)和理論輸入獲得的值之間的差異。如果能夠確定,也許物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型需要改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算或擴(kuò)展模型。
 
  研究團(tuán)隊(duì)團(tuán)隊(duì)使用費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室Tevatron對(duì)撞機(jī)上的CDF II探測(cè)器在1.96萬億電子伏特質(zhì)心能量的質(zhì)子-反質(zhì)子碰撞中收集的對(duì)應(yīng)于8.8逆飛秒積分光度的數(shù)據(jù)。在2002年至2011年間觀測(cè)到的大約450萬億次碰撞中,只有大約400萬次碰撞產(chǎn)生了足夠高質(zhì)量的W玻色子數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),研究人員估計(jì)W玻色子的新質(zhì)量測(cè)量值為80,433.5±9.4 MeV/c2,與之前的測(cè)量值相比和標(biāo)準(zhǔn)模型所建議的質(zhì)量相差甚遠(yuǎn)。
 
  費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室副主任喬·萊肯說:“雖然這是一個(gè)有趣的結(jié)果,但測(cè)量結(jié)果需要通過另一個(gè)實(shí)驗(yàn)來確認(rèn),然后才能完全解釋。”
 
  相關(guān)論文“High-precision measurement of the W boson mass with the CDF II detector”于2022年4月7日發(fā)表于《Science(科學(xué))》雜志。
 
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