Ученые говорят, что результат ударного бозона, перевернувший физику, был просчетом
В прошлом году новое открытие в физике элементарных частиц ошеломило ученых: фундаментальная частица, ответственная за одну из четырех фундаментальных сил Вселенной, оказалась тяжелее, чем предсказывалось.
Обнаружение несоответствия между теоретическими и экспериментальными данными о W-бозоне массы обещали новое понимание за пределами Стандартной модели, теоретического плана, описывающего поведение материи.
Теперь ученые снова прогнали те же числа, используя обновленную технику, на этот раз открытие массы частицы близко соответствует В конце концов, это предсказания Стандартной модели.
Хотя это означает, что нам может не понадобиться революционное переосмысление нашей нынешней теории физики элементарных частиц, мы не можем не быть немного разочарованы. Стандартная модель физики элементарных частиц остается гипотетической интерпретацией Вселенной вокруг нас, но до сих пор она хорошо выдерживала ряд тестов, через которые нам удалось ее провести. В то же время мы знаем, что существуют необъяснимые пробелы: например, Стандартная модель не учитывает темную материю или даже гравитацию.
В то время как бозон W не может быть измерен напрямую, масса и энергия, высвобождаемые при его распаде, могут. Чтобы снова собрать кусочки вместе, требуется взвешенный подход и надежная отправная точка для понимания того, как сталкивающиеся частицы удерживаются вместе.
В последнем исследовании повторно проанализированы данные 2011 года эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере. (LHC) в ЦЕРН в Швейцарии с использованием пересмотренного статистического подхода, основанного на улучшенном понимании процессов.
Исследователи говорят, что их новое показание на 16 процентов точнее, чем ранее, и с более низким уровнем неопределенности. Иллинойс под вопросом.
«Хотя понимание детектора, а также эффектов вкладов электрослабых и фоновых процессов топ-кварка не изменилось, в статистической основе был достигнут значительный прогресс в извлечении Масса W-бозона из данных», — пишут исследователи.
Для этого нового исследования команда сосредоточилась на событиях столкновения частиц, когда W-бозон распадается на более легкие частицы: электроны, мюоны и нейтрино. Дополнительные данные, собранные в 2017 году, помогли подтвердить выводы.
Измерение на Тэватроне показало 80,4335 гигаэлектронвольт, казалось бы, небольшое, но существенное различие до 80,357 гигаэлектронвольт, предсказанных Стандартной моделью. Последнее измерение массы W-бозона составляет 80,360 гигаэлектронвольт, что намного ближе к теоретически предсказанной массе.
Как класс частиц, калибровочные бозоны, такие как W-бозон, существенно облегчают взаимодействие между другими фундаментальными частицами. Вместе с бозоном Z бозон W имеет решающее значение в таких процессах, как радиоактивный распад и ядерный синтез.
«Из-за необнаруженного нейтрино в распаде частицы измерение массы W является одним из самых сложных точных измерений. на адронных коллайдерах», — говорит физик Андреас Хеккер из команды ATLAS в лаборатории CERN.
«Это требует чрезвычайно точной калибровки измеренных энергий и импульсов частиц, а также тщательной оценки и превосходного контроля моделирования. неопределенности.»
Стоит иметь в виду, что сейчас это только предварительный вывод. В настоящее время проводятся дальнейшие испытания на более свежих данных. Если выяснится, что Стандартная модель неправильно определила массу W-бозона, это будет намеком на некоторые еще не открытые частицы и действующие силы. Однако пока кажется, что репутация этой фундаментальной гипотезы в безопасности.
«Этот обновленный результат ATLAS представляет собой строгий тест и подтверждает последовательность нашего теоретического понимания электрослабых взаимодействий», – говорит Хеккер.
Вы можете прочитать документ с подробным описанием новых результатов на веб-сайте CERN.
