Когда фундаментальные частицы оказываются тяжелее или легче, чем ожидалось, представления физиков о Вселенной могут увести их в неизвестность и поставить под сомнение предположения о силах, из которых состоят материя и пространство. Новое высокоточное измерение восстановило равновесие. В статье, опубликованной в журнале Nature, международная группа ученых сообщила о новом сверхточном измерении массы W-бозона, сообщает Массачусетский технологический институт.
W-бозон является одной из двух элементарных частиц, олицетворяющих слабое взаимодействие — одно из четырех фундаментальных взаимодействий в природе, которое позволяет некоторым частицам менять свою природу, например, превращаться из протонов в нейтроны и наоборот. Это явление лежит в основе радиоактивного распада, а также ядерного синтеза, который обеспечивает энергию Солнца.
Переносчик слабого взаимодействия был впервые обнаружен в 1983 году. Предполагается, что он является четвертой по массе фундаментальной частицей. Было проведено множество экспериментов, направленных на определение его массы. По большей части результаты этих экспериментов согласуются с данными Стандартной модели. Единственным существенным отклонением от них стало измерение, проведенное в 2022 году в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми.
В новом исследовании ученые определили массу W-бозона, проанализировав более одного миллиарда столкновений протонов, зафиксированных на Большом адронном коллайдере (БАК) в Швейцарии. БАК разгоняет протоны до скорости, близкой к скорости света. При столкновении двух протонов может образоваться W-бозон, а также множество других частиц.
Поймать W-бозон практически невозможно, поскольку он почти сразу распадается на два типа частиц, одна из которых, нейтрино, крайне неуловима. Поэтому ученые измерили другую его составляющею — мюон, и смоделировать, как она может влиять на общую массу родительского W-бозона.
В итоге ученые определили, что масса W-бозона составляет 80360,2 ± 9,9 мегаэлектронвольт (МэВ). Это соответствует данным Стандартной модели — лучшего на сегодняшний день свода правил для описания фундаментальных частиц и взаимодействий в природе.
Честно говоря, это огромное облегчение. Это новое измерение — убедительное подтверждение того, что мы можем доверять Стандартной модели
Ранее Наука Mail писала, что физики нашли ключ к разгадке происхождения массы материи.
