CMS Collaboration уточняет массу W-бозона: Стандартная модель снова устояла?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В мире элементарных частиц, где царят законы квантовой механики, масса — это не просто число, а ключ к пониманию фундаментальных взаимодействий. Стандартная модель, описывающая этот мир, предсказывает строгую взаимосвязь между массами W- и Z-бозонов, переносчиков слабого взаимодействия. Нарушение этой взаимосвязи могло бы стать явным свидетельством «новой физики», выходящей за рамки Стандартной модели.

Именно поэтому точное измерение массы W-бозона является одной из важнейших задач современной физики высоких энергий. Несмотря на то, что масса Z-бозона известна с хорошей точностью, масса W-бозона до сих пор оставалась загадкой, окутанной значительной погрешностью.

CMS Collaboration, команда ученых, работающих на Большом адронном коллайдере (БАК) в CERN, недавно завершила первый этап амбициозной программы по прецизионному измерению массы W-бозона. Их результаты, основанные на данных, собранных в 2016 году, представляют собой существенный шаг к достижению точности, сравнимой с предсказанием Стандартной модели.

БАК, вольная интерпретация
БАК, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Сложности на пути к точности

Измерение массы W-бозона на адронных коллайдерах, подобных БАК, сопряжено с рядом трудностей. Продуктами распада W-бозона являются мюон и нейтрино. Нейтрино, практически не взаимодействуя с веществом, ускользает от детекторов. Это делает невозможной прямую реконструкцию распада W-бозона и требует применения косвенных методов измерения его массы.

Ученые CMS Collaboration разработали инновационный подход, основанный на анализе трехмерного распределения мюонов по импульсу, псевдобыстроте и электрическому заряду. Ключевым элементом этого подхода является использование данных от распада Z-бозона на два мюона для калибровки измерительной системы и проверки теоретических моделей.

В необычайно точном физическом эксперименте CMS измеряет массу W-бозона и обнаруживает, что она находится в хорошем согласии с предсказаниями Стандартной модели физики частиц.
В необычайно точном физическом эксперименте CMS измеряет массу W-бозона и обнаруживает, что она находится в хорошем согласии с предсказаниями Стандартной модели физики частиц.
Автор: By CMS Collaboration Источник: cms.cern
В погоне за призрачными частицами

Для точного моделирования процессов, происходящих на БАК, необходимо учитывать влияние множества факторов, в том числе партонных распределений (PDF) внутри сталкивающихся протонов. PDF описывают распределение импульса кварков, антикварков и глюонов, составляющих протоны. Неточности в знаниях PDF вносят значительную неопределенность в измерение массы W-бозона.

CMS Collaboration использовала данные от распада Z-бозона на два мюона, чтобы ограничить неопределенность, связанную с PDF. Этот подход, основанный на анализе двумерных распределений мюонов по импульсу и псевдобыстроте, позволил улучшить точность измерения массы W-бозона.

Результат на грани

Измеренная масса W-бозона, 80 360.2 +- 9.9 МэВ, согласуется с предсказанием Стандартной модели и результатами предыдущих экспериментов, за исключением недавних данных CDF Collaboration, демонстрирующих значительное отклонение. Новое измерение CMS Collaboration с высокой точностью подтверждает предсказания Стандартной модели и открывает путь к дальнейшему изучению фундаментальных свойств слабого взаимодействия.

6 комментариев

Добавить комментарий

Y
Сильна Стандартная модель, ничто её не сокрушит!
a
В диапазонах доступных для исследования энергий она хорошо работает. Чтобы найти отклонения, нужны энергии намного выше, а их получить практически невозможно. И где выход из этого круга?
Y
Чтобы найти отклонения, нужны энергии намного выше,
— это только гипотеза
a
Почему же? Всякие суперсимметричные частицы должны быть очень тяжелыми. Иначе их бы давно нашли. А для больших масс нужны намного большие энергии по сравнению с нынешними. У космических лучей слишком большая неопределенность, чтобы говорить о достоверном открытии новых частиц, анализируя продукты распада. Те же W/Z бозоны и «хиггса» нашли по строго определенным предсказанным сигнатурам распадов под определенными углами и определенными энергиями.
Есть правда вариант, что «новые» частицы должны взаимодействовать настолько слабо, что слабое взаимодействие — очень сильное по сравнению с новыми типами взаимодействий. Но тут все именно в ранге гипотез.
Y
Всякие суперсимметричные частицы должны быть очень тяжелыми.
— существование суперсимметричных частиц — это только невнятная гипотеза.
Проблемы Стандартной модели не в суперсимметрии, а другие, что общеизвестно и можно прочитать и в Википедии
a
У стандартной модели куча разных проблем. И не о всех написано в википедии. Расширений модели — тоже множество от простой SU(5) до суперсимметрий и суперструн. Какой из вариантов более правильный — никто не знает. Эксперимент пока только подтверждает то, что известно. Легких частиц из расширенных моделей не нашли. Значит — они тяжелые. Или так слабо взаимодействуют, что их не видим.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Гидравлический штатив на глубине 4 000 м: как ходульный бентозавр обманывает физику придонного слоя

Глубоководный аппарат, опустившийся на абиссальную равнину Тихого океана на отметку 4 200 м, фиксирует внешнее статическое давление в 42 МПа. При таком сжатии любая тонкостенная жесткая опора...

2,3 миллиарда лет назад Земля едва не потеряла весь кислород: ученые выяснили, как планета сохранила обитаемость

Около двух с половиной миллиардов лет назад состав атмосферы Земли начал необратимо меняться. В воздухе впервые появился свободный кислород — газ, без которого невозможно существование...

Эйнштейн оказался квантовым: физики вывели уравнения гравитации из квантовой информации

Современная фундаментальная физика держится на двух теориях, которые до сих пор не удается свести к единому знаменателю.Первая — общая теория относительности. Она описывает...

Как на самом деле погибнет Солнечная система: новое исследование опровергло вечную стабильность орбит

Вопрос о том, способна ли планетная система существовать вечно, определил само зарождение теоретической астрономии. Размышляя о законе всемирного тяготения и наблюдая за орбитами Юпитера и...

Поставил проектор на шкаф под углом, а он сам всё настроил на экран 130": обзор TrendVision Luma Arc

Когда хочется смотреть фильмы на большой диагонали, обычный телевизор уже не всегда кажется подходящим решением. Но с проекторами есть другая проблема: нужно найти место для установки, выставить...

Как буква «Ё» появилась в русском языке и почему её часто не используют

В книге можно встретить «елку», «ежика» и «теплый вечер» — и без труда понять, какие слова имелись в виду. Но с выражениями «все готово» или «мы узнаем» такой уверенности уже нет:...