Мистерията на W-бозона: Големият адронен колайдер оспорва аномалията на Теватрон
Експериментът CMS на Големия адронен колайдер доведоха до непредвидени научни открития.
Експериментът CMS в Големия адронен колайдер (LHC) в ЦЕРН даде нови данни за масата на W-бозона – една от обикновените частици, виновни за слабото нуклеарно взаимоотношение, което инициира процесите на радиоактивен разпад и нуклеарен синтез в звездите.
Екипът на CMS проучва данните от конфликтите на протони, получени по време на втората фаза на LHC, и направи първото премерване на масата на W-бозона. Това премерване е най-точното от всички измервания, направени в границите на LHC, и е в сходство с прогнозите на Стандартния модел на физиката на обикновените частици, като се изключи резултатите от опита CDF в колайдера Теватрон във Фермилаб.
Според Стандартния модел масата на W-бозона е тясно обвързвана с параметрите, които сплотяват електромагнитното и слабото взаимоотношение, както и с масите на Хигс бозона и топ кварка. Теоретичната стойност на масата на W-бозона би трябвало да бъде 80 353 милиона електронволта (MeV) с несигурност от 6 MeV.
Точните измервания на масата на W-бозона ни разрешават да проверим дали тези параметри подхождат на прогнозите на Стандартния модел. Едно противоречие би могло да значи съществуването на нови частици или взаимоотношения, които са отвън настоящето схващане на физиката.
От откриването на W-бозона преди към 40 години масата му е измерена в редица опити, само че през 2022 година опитът CDF докара до непредвидени резултати. Получената стойност на масата – 80 433,5 MeV – се различаваше доста от прогнозите на Стандартния модел, което провокира интерес към по-нататъшни проучвания.
През 2023 година екипът на ATLAS, който също работи в LHC, показа обновено премерване на масата на W-бозона, която беше 80 366,5 MeV. Този резултат съответства с всички предходни резултати, като се изключи данните от CDF, които остават най-точни досега.
Сега CMS също добави своите резултати към този теоретичен спор. Новото премерване на масата на W-бозона от CMS е 80 360,2 MeV с неточност от 9,9 MeV, което също е близо до стойностите на другите опити като се изключи данните от CDF.
„ Измерванията на масата на W са доста сложни, защото включват извънредно деликатни измервания и теоретично моделиране на образуването на W бозона и разпадането му на лептон (тук мюон) и неутрино, което затруднява неговото разкриване “, изяснява представителят на CMS Готие Хамел дьо Моншено. „ Като използвахме способността на детектора CMS да мери мюони с висока акуратност и като използвахме най-новите и усъвършенствани теоретични съставки, някои от които бяха тествани посредством пресечен надзорен разбор, постигнахме това рекордно равнище на акуратност. “
Данните от това премерване показват високата точност на детекторите на LHC и акцентират способността на колайдера да тества предвижданията на Стандартния модел. Очаква се по-нататъшните опити, както по време на третата фаза на LHC, по този начин и след неговата рационализация, да реализират още по-точни резултати.
