Ученые из коллаборации CMS завершили вычисления точной массы W-бозона по данным экспериментов 2016 года. Результат — 80 360,2 ± 9,9 миллиона электронвольт — согласуется с предсказаниями Стандартной модели.
Эксперимент CMS (Compact Muon Solenoid, Компактный мюонный соленоид) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) представил результаты измерения массы W-бозона. Эта фундаментальная частица вместе с Z-бозоном переносит слабое взаимодействие. Оно отвечает за одну из форм радиоактивности и термоядерный синтез внутри звезд.
В Стандартной модели масса W-бозона тесно связана с силой взаимодействия, объединяющей электромагнитные и слабые силы, а также с массами бозона Хиггса и топ-кварка, что ограничивает ее значение до 80 353 ± 6 миллионов электронвольт.
Измерение массы бозона W-бозон с высокой точностью позволяет проверить, соответствуют ли реальные свойства этой фундаментальной частицы Стандартной модели. Если результат будет недостаточно приближен к предсказанному, причиной могут быть еще не открытые физические явления, такие как новые частицы и взаимодействия.
«Измерения массы W-бозона очень сложны, требуют деликатных измерений и теоретического моделирования возникновения W-бозона и его распада на лептон (в этом случае — мюон) и нейтрино», — объяснил новый спикер CMS Готье Хамель де Моншеноль.
Ученые из коллаборации CMS сообщили, что проанализировали данные протон-протонных столкновений второго запуска БАК, то есть Большого адронного коллайдера, в 2015-2018 годах. Результатом вычислений стало значение массы W-бозона в 80 360,2 миллиона электронвольт с неопределенностью 9,9 миллиона электронвольт. Полученное значение имеет точность, сопоставимую с измерением CDF (Collider Detector at Fermilab, Детектор столкновений в Фермилабе), и соответствует всем предыдущим измерениям, кроме результата CDF. Информация опубликована на сайте коллаборации CMS.
Полученная масса частицы соответствует предсказаниям Стандартной модели и всем предыдущим измерениям, за исключением данных эксперимента CDF на бывшем протон-антипротонном коллайдере Теватрон в Фермилабе. Ученым еще предстоит выяснить причины этого.
Большой адронный коллайдер и его детекторы продолжают уточнять свойства фундаментальных и элементарных частиц и проверять Стандартную модель все более строгими испытаниями. Данные из третьего запуска БАК и его обновленной версии, «БАК на высокой светимости», помогут ученым приблизиться к полному пониманию физики.