科学家澄清冲击玻色子研究结果并非颠覆物理学而是由于计算错误导致

显示 W 玻色子测试的插图。(欧洲核子研究中心)

去年，粒子物理学的一项新发现令科学家震惊：一种负责宇宙四种基本力之一的基本粒子比预期的要重。

发现 W 玻色子的理论质量和实验质量之间的差异有望提供超越标准模型的新见解，标准模型是描述物质行为方式的理论蓝图。

现在科学家们使用更新的技术再次运行相同的数字，这一次发现粒子的质量毕竟与标准模型的预测非常吻合。

虽然这意味着我们可能不需要对当前的粒子物理学理论进行革命性的反思，但我们还是忍不住有些失望。粒子物理学的标准模型仍然是对我们周围宇宙的假设解释，但到目前为止，它在我们设法通过的一系列测试中表现良好。同时我们知道存在无法解释的差距：标准模型没有考虑暗物质，例如，甚至引力。

虽然无法直接测量 W 玻色子，但可以直接测量它衰变时释放的质量和能量。将碎片重新组合在一起需要经过深思熟虑的方法，以及了解碰撞粒子如何结合在一起的坚实起点。

最新研究重新分析了 2011 年来自瑞士 CERN 大型强子对撞机 (LHC) 的 ATLAS 实验的数据，使用基于对过程的更好理解的修订统计方法。

研究人员表示，他们的新读数比以前精确 16%，不确定性也较低，这使美国伊利诺伊州现已关闭的 Tevatron 对撞机 2022 年的结果受到质疑。

“虽然对探测器的理解以及电弱和顶夸克背景过程的影响没有改变，但从数据中提取 W 玻色子质量的统计框架已经取得了重大进展，”研究人员写道.

对于这项新研究，该团队专注于粒子碰撞事件，在该事件中 W 玻色子分解成更轻的粒子：电子、μ 子和中微子。2017 年收集的额外数据有助于验证调查结果。

Tevatron 测量结果为 80.4335 吉电子伏特，与标准模型预测的 80.357 吉电子伏特相比，看似很小但意义重大。最新的 W 玻色子质量测量值为 80.360 吉电子伏特，使其更接近理论预测的质量。

作为一类粒子，像 W 玻色子这样的规范玻色子本质上促进了其他基本粒子之间的相互作用。与 Z 玻色子一起，W 玻色子在放射性衰变和核聚变等过程中起着至关重要的作用。

CERN 实验室 ATLAS 团队的粒子物理学家 Andreas Hoecker 说：“由于粒子衰变中未检测到中微子，W 质量测量是在强子对撞机上进行的最具挑战性的精确测量之一。”

“它需要对测量的粒子能量和动量进行极其精确的校准，并对建模不确定性进行仔细评估和出色控制。”

值得记住的是，这只是目前的初步发现。目前正在对更新的数据进行进一步测试。如果标准模型将 W 玻色子的质量弄错了，那将暗示一些尚未发现的粒子和力在起作用。不过就目前而言，这一基本假设的声誉似乎是安全的。

“ATLAS 的这一更新结果提供了严格的测试，并证实了我们对电弱相互作用的理论理解的一致性，”Hoecker 说。