新测量标准模型W玻色子打破吗?

的粒子物理学的标准模型是科学的当前最好的宇宙的基本法律框架和描述了三种基本力量:电磁力、弱力和强力。

强大的力量把原子核在一起。但一些原子核不稳定,进行放射性衰变,缓慢释放能量通过发射粒子。这个过程是由弱力,自1900年代初以来,物理学家试图解释原子衰变产生的原因和方式。18新利最新登入

根据标准模型,力量是通过粒子。在1960年代,一系列的理论和实验上的突破提出弱力通过粒子被称为W和Z波色子。它还假定第三个粒子,希格斯玻色子,就是给所有其他粒子,包括W和Z波色子,质量。

标准模型出现以来,在1960年代,科学家们正在往下的列表还未被发现的粒子的预测和测量它们的属性。1983年,两个实验欧洲核子研究中心在瑞士日内瓦,了第一个W玻色子的存在的证据。它似乎已经大约一个中型原子的质量如溴。

到了2000年代,只有一块失踪一起完成标准模型和领带的一切:希格斯玻色子。我帮助寻找希格斯玻色子在三个连续的实验,最后我们在2012年发现了它在欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机。

标准模型是完整的,所有的测量我们挂在一起美丽的预测。

测试标准模型是有趣的。你刚刚粉碎颗粒在非常高的能量。这些简单碰撞产生重粒子,然后衰变回轻的。物理学家使用巨大的和非常敏感的探测器在费米实验室和CERN测量粒子的性质和相互作用产生在这些碰撞。

生产运作,W玻色子每1000万次当一个质子和反质子相撞。反质子质子的反物质版本,完全相同的质量但相反的电荷。是由更小的称为夸克的基本粒子,质子和反质子的反夸克。这是夸克和反夸克之间的碰撞创建W玻色子。W玻色子衰减太快,他们无法直接测量。所以物理学家从他们的衰变产生的能量来衡量W玻色子的质量。

40年来科学家首次发现的证据W玻色子,连续实验获得更加精确测量的质量。但这只是测量以来,希格斯玻色子——因为它给所有其他粒子质量,研究人员可以检查测量的W玻色子的质量标准模型预测的质量。预测和实验总是匹配——直到现在。

CDF实验组的探测器在费米实验室的准确测量W玻色子。从2001年到2011年,加速器质子与反质子相撞数万亿时代,生产数以百万计的W玻色子和记录尽可能多的数据从每个碰撞。

费米实验室团队发表初步结果在2012年使用的一小部分数据。我们发现质量稍微偏离,但接近预测。然后团队花了十年时间精心分析完整的数据集,这个过程包括许多内部交叉验证,需要多年的计算机模拟。为了避免任何偏见爬进分析,没有人能看到任何结果,直到全部计算完成。

当物理世界终于看到结果4月7日,2022年,我们都感到惊讶。基本粒子物理学家测量质量单位数以百万计的电子伏特,缩短兆电子伏。W玻色子的质量是80433伏- 70伏高于标准模型预测。这可能看起来像一个微小的过剩,但在9兆电子伏测量是准确的。这是一个偏差的误差近八倍。当我和我的同事看到结果,我们的反应是一个响亮的“哇!”

测量的W玻色子的质量不符合标准模型内的预测质量可能意味着三件事。数学是错误的,测量的是错误的或缺少的标准模型。

首先,数学。为了计算W玻色子的质量,物理学家希格斯玻色子的质量。欧洲核子研究中心的实验物理学家希格斯玻色子的质量在一个说不准。此外,理论物理学家几十年来致力于W玻色子的质量计算。而数学是复杂,预测是固体,不可能改变。

下一个可能是缺陷实验或分析。世界各地的物理学家已经审查结果来戳洞。此外,未来实验在欧洲核子研究中心可能最终实现一个更精确的结果证实或反驳费米实验室的质量。但在我看来,实验测量目前可能一样好。

还剩下最后的选择:有原因不明的粒子或作用力导致向上W玻色子的质量的转变。即使在此之前测量,一些理论家提出了潜在的新粒子或力量这将导致观察到的偏差。在未来数月乃至数年,我预计大量的新论文试图解释令人困惑的W玻色子的质量。

粒子物理学家,我自信的说必须有更多物理等待发现超出标准模型。如果这个新的结果成立,这将是最新的一系列研究结果显示,标准模型和实际测量18新利最新登入不不完全匹配。正是这些谜团给物理学家新的线索和理由去继续寻找更好更全面地理解问题,能源、空间和时间。

约翰·康威是一个实验高能粒子物理学家,目前从事两大实验:提供在巴达维亚的费米实验室万亿电子伏,伊利诺斯州和CMS在日内瓦欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机,瑞士。他收到了来自美国能源部的资助和美国国家科学基金会。

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