Эксперимент CMS на БАКе не показал отклонений в массе W-бозона от Стандартной модели

Физики из эксперимента CMS на Большом адронном коллайдере измерили массу W-бозона и не увидели отклонений от предсказания Стандартной модели. Точность измерения при этом достигла точности эксперимента коллаборации CDF на Теватроне, которая ранее сообщала о значимом отклонении массы этого бозона от теоретического предсказания. Об этом измерении кратко рассказывается в пресс-релизе на сайте ЦЕРН.

Согласно Стандартной модели элементарных частиц, за все включенные в нее взаимодействия между частицами отвечают бозоны. Параметры этих бозонов, например, масса W и Z бозонов, выступают важными параметрами теории. Они определяют процессы взаимодействия элементарных частиц и в конечном счете облик мира, в котором мы живем. И если масса Z-бозона известна ученым с достаточно высокой точностью, то масса W-бозона пока определена не достаточно хорошо. Более того, в 2022 году самый точный на тот момент эксперимент по измерению этой массы коллаборации CDF на коллайдере Теватрон опубликовал результаты, которые на семь стандартных отклонений противоречили общепринятой теории. И хотя более поздняя публикация эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере не выявила отклонений от Стандартной модели в массе W-бозона, точность измерения уступала точности CDF.

В новой работе физики из эксперимента CMS на Большом адронном коллайдере измерили массу W-бозона практически с такой же точностью, как и в эксперименте CDF. Для этого они проанализировали массив данных протон-протонных столкновений, набранный за 2016 год с энергией в системе центра масс 13 тераэлектровольт. Из всех данных физики отбирали события распада W-бозонов на мюон и нейтрино. При этом из-за того, что нейтрино избегает регистрации внутри детектора, массу бозона было невозможно напрямую восстановить экспериментально. Поэтому физики восстанавливали ее, аппроксимируя трехмерные распределение поперечных импульсов мюонов, смоделированными шаблонами сигнальных и фоновых событий. По словам ученых, эти распределения напрямую зависят от массы W-бозонов, что позволило им извлечь этот параметр из аппроксимаций.

В результате ученые получили значение массы W-бозона 80360,2 ± 9,9 мегаэлектронвольта. Это значение оказалось в согласии с предсказанием Стандартной модели в отличие от данных эксперимента CDF. При этом, как отмечают физики, точность измерения практически равна точности CDF.

Таким образом, согласно ученым на сегодняшний день есть два различных измерения массы W-бозона, произведенных практически с одинаковой точностью и минимальной неопределенностью, которая возможна на сегодняшний день. Более подробно о проблеме измерения массы W-бозона и как она может повлиять на физику читайте в нашем материале «Камешек в ботинке».