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W玻色子宽度获迄今最精确测量,结果与粒子物理学标准模型预测值吻合

作者:科技日报记者 刘霞 发布日期:2024-04-12 浏览29次

据欧洲核子研究中心(CERN)官网10日报道,该机构超环面仪器实验(ATLAS)合作组首次在大型强子对撞机(LHC)上,对W玻色子宽度开展了迄今最精确测量。得出的平均值为2202±47MeV(兆电子伏特),与标准模型预测值2088±1MeV基本一致。

2012年,科学家发现希格斯玻色子,填补了粒子物理学标准模型最后一块“拼图”。但仍有很多问题有待解决,如暗物质的性质和正反物质不对称的起源究竟是什么?是否存在新物理现象?

科学家表示,W玻色子的宽度或能为新物理现象提供线索。W玻色子是弱力带电载体,粒子的宽度与其寿命直接相关。如果W玻色子衰变为尚未发现的新粒子,将影响测得的宽度值。标准模型基于带电弱力强度和W玻色子质量来精确预测其宽度。如果测得的宽度值与预测明显不一致,预示着可能存在新物理现象。

此前科学家已在CERN的大型正负电子对撞机和费米实验室的兆电子伏特对撞机上测量了W玻色子宽度,得出平均值为2085±42MeV,与预测值一致。在最新研究中,ATLAS合作组利用LHC第1轮运行期间收集的能量为7TeV(太电子伏特)的质子—质子对撞数据,首次在LHC上测得W玻色子宽度为2202±47MeV。这是迄今单次实验进行的最精确测量,虽然更宽,但与预测值的偏差在2.5个标准误差内。

ATLAS合作组也同时测量了W玻色子的质量,并提高了测量精度。结果显示,W玻色子质量最新测量值为80367±16MeV,与标准模型预测一致。


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