彼らは前例のない精度で W ボソンの重量を測定した

の Wボソン は非常に特殊な粒子であり、Z ボソンとともに、 忍耐強い 相互作用は、自然界の 4 つの基本的な力の 1 つです。 電磁、 重力 そして彼女 強い相互作用。の ナチュラリスト 通常は同じレベルに配置されます ヒッグス場これは、粒子がどのように質量を得るかを説明するもう 1 つの基本的な相互作用ですが、明確にするために、通常、記述には基本的な力として前の 4 つの力が含まれています。

または 弱い核力 これは素粒子の放射性崩壊の原因となっており、興味深いことに、これに関与する W ボソンと Z ボソンは、原子核にある陽子や中性子よりも重いです。実際には、 Wボソンの質量は陽子の約80倍です。驚くべきことは、物理学者にとってそれを決定するのは簡単ではなかったということです。実際、彼らはそれをかなりの回数行ってきましたが、彼が達成したばかりの精度ではありませんでした CERN での CMS 実験。。

2023 年 3 月には、 CERN の物理学者 実験に取り組んでいます アトラス 彼らは、W ボソンの質量の最新の測定結果を発表し、予想通り、それらが理論モデルの予測と一致することを確認しました。これには驚くべきことは何もないと事前に結論付けることができますが、わずか 1 年前の 2022 年に、 CDF実験 で フェルミ研究所 米国では次のように結論づけていた Wボソンの質量は標準模型による予測よりもはるかに大きい。

この粒子の質量は長い間物理学者を困惑させてきましたが、その発見は フェルミ研究所 できるだけ正確に測定するために、熱狂的なレースが始まりました。私たちは今ここにいます、今回の主人公は実験です コンテンツ管理システム で CERN。物理学者が実験を行ったとき、 アトラス 2023年3月にWボソンの質量の最新の測定結果を発表しましたが、彼らは2017年に得た測定値の精度を高めることに成功しました。

これが結果です 標準規格の規定と一致している 以前のすべての測定と同様に。唯一の例外は、これまで見てきたように、すでにベテランの陽子反陽子加速器を使用してフェルミ研究所の物理学者によって2022年に得られた測定値です。 テバトロン。問題は、2年前のこの実験で得られた結果が非常に正確だったということだ。物理学者によると フェルミ研究所、h W ボソンの質量は 80,433.5 MeV、不確かさは 9.4 MeV です。。しかし今、CMS 実験による最初の測定結果が得られています。

その精度はフェルミ研究所の物理学者が2年前に達成した精度に匹敵するが、CMS実験の測定結果は、ATLASがこれまでに提供したものと同様、標準規格の予測と一致している。 W ボソンの質量に関して CMS 物理学者によって得られた結果は、80,360.2 MeV で、不確実性は 9.9 MeV です。 」W の質量の測定は、W 粒子の生成ととらえどころのないレプトンとニュートリノへの崩壊の高感度な測定と理論的モデリングを必要とするため、非常に困難です。」と説明します ゴーティエ アメル ド モンシュノー、CMS実験の代表。

近い将来、CERN、フェルミ研究所、またはその他の素粒子物理学研究所の物理学者が、この W 粒子または W 粒子の他のパラメーターをさらに高い精度で測定できるようになる可能性が非常に高いです。そして、これは再び大きな前進となるでしょう。なぜなら、標準模型の予測に矛盾があることが見つかる可能性が、物理学者が熱心に打ち破ろうとする扉を大きく開くことになるからです。 新しい粒子と力の発見につながる可能性のある扉です。

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