W Boson质量的精确测量预示着希格斯粒子的更严格限制

作者:葛蔼

能源部费米国家加速器实验室的DZero合作科学家通过一次实验实现了世界上最精确的W玻色子质量测量。结合其他测量结果,W玻色子质量的不确定性降低将导致难以捉摸的希格斯玻色子的质量更严格的界限。 W玻色子是弱核力的载体,是基本粒子和力的标准模型的关键要素。该粒子比质子重约85倍,可使放射性β衰变并使阳光照射。标准模型还预测了希格斯玻色子的存在,这是所有基本粒子的质量起源。 W质量的精确测量为希格斯玻色子提供了一个窗口,也许还有其他尚未观察到的颗粒。 W质量的精确值对于计算是至关重要的,这使得科学家们可以通过研究它对W玻色子和顶夸克(它是1995年在费米实验室发现的基本粒子)的细微量子效应来估计希格斯玻色子的可能质量。科学家现在,在DZero实验中,我们已经测量了W玻色子的质量,精度为0.05%。由DZero测量的颗粒的精确质量为80.401 +/- 0.044GeV / c2。该合作在上周日举行的Electroweak Interactions和统一理论年度会议上公布了其结果,该会议被称为Rencontres de Moriond。 “这种美丽的测量结果说明了Tevatron作为精密仪器的强大功能,意味着我们为标准模型订购的压力测试变得更具压力和更具启发性,”Fermilab理论家Chris Quigg说。 DZero团队通过测量W玻色子对电子和电子中微子的衰变来确定W质量。执行测量需要校准DZero粒子探测器,精度约为百分之三百分之一,这是一项艰巨的任务,需要包括学生在内的科学家团队多年的努力。自1983年在欧洲实验室欧洲核子研究中心发现以来,费米实验室和欧洲核子研究中心的许多实验都测量了W玻色子的质量,并且精度稳步提高。现在,DZero通过对费米实验室Tevatron粒子对撞机提供的大量数据样本的精心分析,实现了最佳精度。 DZero结果与先前结果的一致性说明了所使用的不同校准和分析技术的有效性。 “这是Tevatron最具挑战性的精密测量之一,”DZero联合发言人Dmitri Denisov,Fermilab说道。“我们合作多年来努力建造5,500吨探测器,收集并重建数据,然后执行复杂的分析,以提高我们对标准模型的这个基本参数的了解。“W质量测量是本月DZero实验获得的另一个主要结果。不到一周前,DZero合作提交了一份关于在Tevatron对撞机上发现单顶夸克生产的论文。在去年,该合作基于使用DZero粒子探测器进行的测量,发表了46篇科学论文。 Fermilab的Kurt Riesselmann - 图1:Fermilab加速器复合物可以加速接近光速的质子和反质子。 Tevatron对撞机周长4英里,每秒产生数百万次质子 - 反质子碰撞,最大限度地发现了探测机会。两个实验,CDF和DZero,记录碰撞,寻找新粒子和亚原子过程的迹象。图片来源:Fermilab图2:标准模型描述了我们周围世界的基本粒子的相互作用。实验观察与标准模型的预测一致,具有高精度。 W玻色子是电弱力的载体,是这些预测中的关键因素。它的质量是与许多预测相关的基本参数,包括我们的太阳发射到难以捉摸的标准模型希格斯玻色子的质量,其提供具有质量的基本粒子。图片来源:Fermilab - 在网上:....