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W玻色子质量的高精度测量值与标准模型预测值的偏差高得惊人

Peer-Reviewed Publication

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

W玻色子质量的高精度测量(大约比之前最佳测量精度高两倍)表明,该粒子比粒子物理标准模型(SM)所预测的要重得多;粒子物理是在最基本层面描述自然的理论框架。如获证实,来自“费米实验室对撞机探测器(Collider Detector at Fermilab ,或CDF)”协作等的发现或可凸显SM需要改进或扩展的领域,它们甚至能首次提供超越SM的物理观察。W玻色子的存在(这是SM的一个关键组成部分)是在1960年代预测的,并在1980年代初首次得到证实。W玻色子是造成“弱核作用力”的原因;弱核作用力是物理学中的基本作用力之一。正因为如此,W玻色子的质量是SM理论框架内的一个参数,该参数受其它诸如电子电荷和其它粒子质量等可观测参数的约束。因此,W玻色子质量的精确测量可对SM预测的一致性提供严谨的评估。在对采自Tevatron粒子加速器的数据进行长达近10年的分析之后,CDF协作等(一个由400名研究人员组成的国际团队)报告了迄今为止对W玻色子质量最精确的测量。作者披露,这些发现显示,W玻色子的质量比SM所预测的质量高7个标准差。Claudio Campagnari和Martijn Mulders在一篇相关的《视角》中写道:“CDF协作等报告的W玻色子质量值高得出人意外,它直接挑战了SM核心的一个基本要素,因为在SM中,可实验观测的数值和理论预测都被认为已牢固确立并得到充分了解。”该《视角》的作者补充说:“因为非同寻常的断言需要非同寻常的证据,CDF协作等的断言需要有更多的实验来提供独立的确认。”


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