4月7日，389位科學(xué)家共同完成了迄今為止對W玻色子質(zhì)量的最精確測量，測量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測值超出七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，或?qū)⒅赶蛐挛锢韺W(xué)領(lǐng)域，研究成果登上《科學(xué)》(Science)封面。

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W玻色子發(fā)現(xiàn)于1983年，在標(biāo)準(zhǔn)模型中起著重要作用。標(biāo)準(zhǔn)模型也可稱為粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型，在粒子物理學(xué)里，這是一套描述強(qiáng)力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論。

W玻色子作為基本粒子，分為兩種，帶正電荷或負(fù)電荷。W玻色子與不帶電的Z玻色子攜帶著弱核力，這是自然界四種基本力之一，弱核力控制了某些類型的放射性衰變，并在為太陽提供能量的核聚變中具有重要作用。

費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室的對撞機(jī)探測器，圖片來自費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室

此次，美國能源部費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室對撞機(jī)探測器(CDF)合作組的389位科學(xué)家，利用2002年到2011年期間CDF探測器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對大約400萬個(gè)W玻色子進(jìn)行十余年研究，最終對W玻色子質(zhì)量給出了迄今為止最精確的測量結(jié)果，這暗示著此前的標(biāo)準(zhǔn)模型可能存在缺陷。

標(biāo)準(zhǔn)模型理論預(yù)測W玻色子的質(zhì)量約為803.57億電子伏特。但最新測量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測值超出七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，達(dá)到80433.5兆電子伏特(MeV)。這一發(fā)現(xiàn)可能暗示著仍有新粒子未被發(fā)現(xiàn)，或存在其它尚未發(fā)現(xiàn)的物理奧秘。“如果得到證實(shí)，這顯然意味著我們可以探索非常有趣的新物理。”馬德里理論物理研究所的理論物理學(xué)家Sven Heinemeyer說道。

粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中的粒子，圖片來自歐洲核子研究組織(CERN)

此次研究中，W玻色子質(zhì)量的測量精度為0.01%，約為以往紀(jì)錄的兩倍。但來自歐洲核子研究組織(CERN)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)ATLAS實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目物理學(xué)家Guillaume Unal表示“希望看到另一項(xiàng)獨(dú)立的測量來證實(shí)CDF合作組的測量結(jié)果。”

“眾所周知，W玻色子質(zhì)量很難測量，”大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)上底夸克探測器(LHCb)實(shí)驗(yàn)合作組成員、英國華威大學(xué)物理學(xué)家Mika Vesterinen表示這解釋了為什么CDF合作組花了很長時(shí)間才完成這一分析，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束10多年后才發(fā)表。

目前，ATLAS和LHCb的合作組成員已在改進(jìn)對W玻色子質(zhì)量的分析。歐洲核子研究中心的另一項(xiàng)CMS實(shí)驗(yàn)也可以測量粒子的大小。未來，這些測量將進(jìn)一步檢驗(yàn)CDF合作組的測量結(jié)果。

關(guān)鍵詞： 精確測量