389位科學家實現(xiàn)W玻色子質量最精確測量，登《科學》封面

4月7日，389位科學家共同完成了迄今為止對W玻色子質量的最精確測量，測量結果比標準模型預測值超出七個標準差，或將指向新物理學領域，研究成果登上《科學》(Science)封面。

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W玻色子發(fā)現(xiàn)于1983年，在標準模型中起著重要作用。標準模型也可稱為粒子物理標準模型，在粒子物理學里，這是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。

W玻色子作為基本粒子，分為兩種，帶正電荷或負電荷。W玻色子與不帶電的Z玻色子攜帶著弱核力，這是自然界四種基本力之一，弱核力控制了某些類型的放射性衰變，并在為太陽提供能量的核聚變中具有重要作用。

費米國家加速器實驗室的對撞機探測器，圖片來自費米國家加速器實驗室

此次，美國能源部費米國家加速器實驗室對撞機探測器(CDF)合作組的389位科學家，利用2002年到2011年期間CDF探測器的實驗數(shù)據(jù)，對大約400萬個W玻色子進行十余年研究，最終對W玻色子質量給出了迄今為止最精確的測量結果，這暗示著此前的標準模型可能存在缺陷。

標準模型理論預測W玻色子的質量約為803.57億電子伏特。但最新測量結果比標準模型預測值超出七個標準差，達到80433.5兆電子伏特(MeV)。這一發(fā)現(xiàn)可能暗示著仍有新粒子未被發(fā)現(xiàn)，或存在其它尚未發(fā)現(xiàn)的物理奧秘?！叭绻玫阶C實，這顯然意味著我們可以探索非常有趣的新物理?！瘪R德里理論物理研究所的理論物理學家Sven Heinemeyer說道。

粒子物理學標準模型中的粒子，圖片來自歐洲核子研究組織(CERN)

此次研究中，W玻色子質量的測量精度為0.01%，約為以往紀錄的兩倍。但來自歐洲核子研究組織(CERN)的大型強子對撞機ATLAS實驗項目物理學家Guillaume Unal表示“希望看到另一項獨立的測量來證實CDF合作組的測量結果?！?/p>

“眾所周知，W玻色子質量很難測量，”大型強子對撞機(LHC)上底夸克探測器(LHCb)實驗合作組成員、英國華威大學物理學家Mika Vesterinen表示這解釋了為什么CDF合作組花了很長時間才完成這一分析，在實驗結束10多年后才發(fā)表。

目前，ATLAS和LHCb的合作組成員已在改進對W玻色子質量的分析。歐洲核子研究中心的另一項CMS實驗也可以測量粒子的大小。未來，這些測量將進一步檢驗CDF合作組的測量結果。

關鍵詞： 精確測量