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
| Мнение | Наука и космос

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
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.
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

До остывания Вселенной привычной гравитации не существовало: как новая квантовая модель избавила Большой взрыв от сингулярности

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна до сих пор остается самым точным инструментом для описания гравитации на макроскопическом уровне. Она безошибочно рассчитывает орбиты планет,...

Кварцевые часы, которые остроумно имитируют механические: обзор «винтажной» модели Undone

Если рассмотреть ассортимент этого бренда, то станет очевидно: вдохновение Undone черпает в винтажных часах. И, справедливости ради, у него получается. Компания точно попадает в цвет,...

Обзор соковыжималки для цитрусовых RAWMID Mini RMJ-02: апельсиновый сок дома за 20 секунд

Свежевыжатый сок в домашних условиях — это не только полезно, но и довольно просто, а с соковыжималкой RAWMID Mini RMJ-02 процесс становится ещё и по-настоящему быстрым и удобным. В этом...

Человеческий мозг работает близко к критической точке, но никогда в нее не срывается: как физики пересмотрели динамику сложных систем

Любой биологической или искусственной информационная системе, с одной стороны, необходим строгий внутренний порядок, чтобы надежно хранить информацию и поддерживать стабильность. А с другой,...

Почему в ГАЗ-66 «Шишигу» так и не поставили дизельный двигатель

ГАЗ-66, более известный как «Шишига», стал настоящей легендой советского автопрома. Этот полноприводной грузовик грузоподъёмностью 2 тонны отличался высокой проходимостью и надежностью, что делало...