Die Genauigkeit der Messung der Masse des W-Bosons im Collider wurde um 16 % erhöht

Physiker haben eine Probe von W-Bosonen, die 2011 vom installierten ATLAS-Detektor aufgezeichnet wurde, erneut analysiert

am Large Hadron Collider (LHC) am CERN.Durch wiederholte Analysen konnte die Messgenauigkeit um 16 % gesteigert werden. Die neue Masse des W-Bosons betrug 80.360 MeV mit einer Unsicherheit von 16 MeV. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit theoretischen Berechnungen, die auf dem Standardmodell der Teilchenphysik basieren.

Im Jahr 2017 das ATLAS-Experimentteampräsentierte die erste Messung der W-Bosonenmasse, basierend auf einer Stichprobe von W-Bosonen, die 2011 von ATLAS entdeckt wurde. Die Masse des W-Bosons betrug dann 80.370 MeV mit einem Fehler von 19 MeV. 

Um die Genauigkeit des Ergebnisses zu verbessern, Physikerreanalysierte Daten zu 14 Millionen W-Boson-Kandidatenereignissen. Sie verwendeten fortschrittliche Datenanpassungstechniken, um die Masse zu bestimmen, sowie verfeinerte Parton-Proton-Verteilungsfunktionen. Sie beschreiben die Verteilung des Impulses eines Protons auf seine Bestandteile Quarks und Gluonen. Darüber hinaus testete ATLAS die theoretische Beschreibung des W-Boson-Produktionsprozesses anhand spezieller LHC-Proton-Proton-Zyklen.

Das elektrisch geladene W-Boson und elektrischdie neutralen Z-Bosonen sind die Träger der schwachen Wechselwirkung. Dies ist eine der grundlegenden Arten von Wechselwirkungen, die für den radioaktiven Zerfall von Atomkernen verantwortlich ist und die Kernfusionsreaktion auslöst, die die Sterne antreibt. Diese Teilchen wurden 1983 am CERN entdeckt und trugen dazu bei, die Theorie der elektroschwachen Kraft zu validieren, die die elektromagnetische Kraft und die schwache Kraft vereint.

Im Standardmodell der TeilchenphysikDie Masse des W-Bosons steht in engem Zusammenhang mit der Stärke der elektroschwachen Wechselwirkungen und den Massen der schwersten Elementarteilchen, einschließlich des Z-Bosons, des Top-Quarks und des Higgs-Bosons. Nach dieser Theorie sollte das Teilchen 80.354 MeV wiegen, mit einem Fehler von 7 MeV. 

Jede Abweichung der gemessenen Masse von der VorhersageDas Standardmodell wird ein Indikator für neue physikalische Phänomene, neue Teilchen oder Wechselwirkungen sein. Daher ist eine genaue Messung der Masse für Experimente äußerst wichtig.

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Titelbild: ATLAS-Experiment