【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】2018年2月12日发表在《欧洲物理学报C》上的一篇论文中，阿特拉斯合作报告第一次对W玻色子的大型强子对撞机(LHC)进行高精度的测量。这是介导弱相互作用的两个基本粒子之一，支配我们宇宙物质行为的一种力。报告的结果赋予一个值W 80370±19兆电子伏的质量，这是符合期望从粒子物理学的标准模型,描述已知粒子及其相互作用的理论。这项测量是基于一年(2011年)约1400万W玻子的记录，当时大型强子对撞机以7 TeV的能量运行。
图显示一个W玻色子的候选事件，从质子-质子对撞中衰变为一个介子和一个中微子，与LHC稳定的光束在7 TeV的碰撞能量中记录。图片版权：CERN（欧洲核子研究中心）
它与之前在欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机的前身LEP和在美国费米实验室(Fermilab)前加速器Tevatron上获得的测量结果相匹配，后者的数据使得在过去20年里持续改进这种测量成为可能。W玻色子是宇宙中已知的最重粒子之一。它在1983年的发现获得了CERN的超质子反质子同步加速器的成功验证，并于1984年获得了诺贝尔物理学奖。虽然W玻色子的性质已经研究了30多年，但测量其质量仍是一个主要的挑战。ATLAS协作的物理协调员Tancredi Carli说：尽管LHC这样的强子对撞机存在苛刻的条件，但实现如此精确的测量是一个巨大的挑战。达到类似的精度，就像以前在其它对撞机上获得的一样，只有1年的运行数据是值得注意的。
这是一个非常有希望的迹象，表明我们有能力提高人类对标准模型的认识，并通过高度精确的测量来寻找新物理的迹象。标准模型在预测基本粒子的行为和某些特性方面是非常强大的，并且可以从其他已知的量中推断出某些参数。例如W玻色子、顶夸克和希格斯玻色子的质量都与量子物理关系联系在一起。因此提高W玻色子质量测量的精度是非常重要的，以更好地理解希格斯玻色子，完善标准模型并测试其整体一致性。值得注意的是，今天可以预测W玻色子的质量，其精度超过直接测量。
这就是为什么它是寻找新物理的关键因素，因为测量质量的任何偏差都可能揭示与标准模型相冲突的新现象。这种测量依赖于对探测器的彻底校准以及W玻色子生产的理论模型。这些是通过研究Z玻色子事件和其他一些辅助测量来实现的。分析的复杂性意味着ATLAS团队花了将近五年的时间才取得了新的成果。通过对现有的大型强子对撞机数据的巨大样本进行进一步的分析，将会在不久的将来更加精确。
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内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：CERN（欧洲核子研究中心）
编译：光量子
审校：博科园
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