mg游戏中心的研究人员在费米实验室的CDF合作中贡献了有史以来最精确的W玻色子质量测量,以测试粒子物理的标准模型

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    (从左至右)乔恩·威尔逊博士.D.,博士后研究员,杰伊·R. Dittmann, Ph值.D.他是物理学教授,他是博士.D.他是美国科学与发展基金会的科学家之一.S. Energy’s费米国家加速器实验室, 谁对迄今为止最精确的W玻色子质量测量做出了重大贡献. (罗伯特·罗杰斯/mg游戏大厅)
  • 全尺寸图像:CDF图
    基于费米实验室对撞机探测器的实际实验数据的质子-反质子碰撞的图形表示. 研究人员分析了数百万次这样的碰撞事件的数据,以测量W玻色子的质量.
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    费米实验室的对撞机探测器记录了1985年至2011年由正电子对撞机产生的高能粒子碰撞. 来自23个国家54个研究机构的约400名科学家仍在研究这项实验收集的大量数据. 照片:费米实验室
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    4月8日, 《mg游戏网》杂志2022年的封面强调了W玻色子质量的高精度新测量,以及这对粒子物理的标准模型可能意味着什么.
2022年4月7日

mg游戏中心实验高能物理小组的科学家们对成功地维持和运行测量自然界的一种载力粒子的实验做出了重大贡献

媒体联络: Lori Fogleman,mg游戏大厅媒体与公共关系,254-709-5959
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韦科, 德州(4月7日, 2022年——经过10年的仔细分析和审查, 美国农业研究基金会的科学家们.S. 能源部费米国家加速器实验室——包括mg游戏大厅的研究人员 实验高能物理 (HEP)小组今天宣布他们已经实现了迄今为止对W玻色子质量最精确的测量, 自然界中携带力的粒子之一.

利用费米实验室对撞机探测器收集的数据, 或提供, 科学家们现在已经确定了粒子的质量,精度为0.01% -是之前最佳测量精度的两倍. 这种精确度堪比一名踢球者从2.5英里的距离射门得分.

mg游戏中心HEP研究人员——包括 杰伊·R. Dittmann, Ph.D.,物理学教授; 畠山直哉贤, Ph.D., associate professor of physics; and 乔恩·威尔逊, Ph.D., 所有博士后研究员都为CDF实验的成功构建和操作做出了重要贡献,该实验产生了测量数据. 特别是, mg游戏中心的物理学家帮助设计的, 组装和测试用于识别碰撞事件分析的一级跟踪触发系统.

这项新的精密测量方法发表在《mg游戏网》杂志上 科学, 使得科学家能够测试粒子物理的标准模型, 自然理论:描述自然最基本层面的理论框架. 结果:新的质量值与科学家在标准模型中使用实验和理论输入获得的值之间存在紧张关系.

威尔逊说:“这一结果需要多年的巨大而坚定的努力。. “这涉及到新的工作,以前所未有的水平来理解mg游戏网的粒子探测器,以及mg游戏网对W玻色子行为的理论理解的重大进展. 当mg游戏网完成并看了最后的结果, mg游戏网看到它与粒子物理的标准模型的预测不同.”

如果得到证实, 这种测量表明,可能需要改进标准模型计算或扩展该模型.

mg游戏中心HEP研究小组的创建和发展, 自2003年以来一直是CDF实验合作的一部分, 一直是mg游戏中心推动的 研究1 该大学于2021年12月获得这一称号. 像这样世界领先的科学成果是mg游戏中心在基础研究上投资的成果.

“它拥有巨大的粒子加速器和巨大的国际合作, 实验高能物理是真正的大科学,”Dittmann说. “我很荣幸能与来自世界各地的同事合作,对mg游戏网对自然的集体理解产生真正的影响. 我很感激mg游戏网能够帮助mg游戏中心在这一激动人心的领域跻身顶尖大学之列.”

W玻色子是弱核力的信使粒子. 它负责使太阳发光和粒子衰变的核过程. 利用费米实验室的正电子对撞机产生的高能粒子碰撞, CDF从1985年到2011年收集了大量包含W玻色子的数据.

当数据被分析时, mg游戏网小心翼翼地对自己隐藏测量值,以避免引入无意识的偏见,”威尔逊说. “作为CDF领导团队的一员, 我和许多其他CDF成员彻底审查了衡量的所有部分,以确保一切都是正确的. mg游戏网只是在每个人都确信它是完全可信的之后才公布结果.”

一个W玻色子的质量大约是质子质量的85倍,或约80000 MeV/c2. 20多年来,CDF的研究人员一直致力于实现对W玻色子质量越来越精确的测量. 其最新质量测量的中心值和不确定度为80,433±9 MeV/c2. 这个结果使用了从费米实验室的Tevatron对撞机收集的全部数据集. 它是基于4的观察.200万W玻色子候选者, 大约是2012年合作发表的分析中使用的数字的四倍.

“当我回顾之前的测量结果时, 在2012年出版, 我以为这已经是最先进的测量方法了,畠山直哉说:. “分析四倍多的数据当然有帮助, 但是,要了解在9年时间里通过不断变化的加速器和粒子探测器条件收集到的数据,以达到这种精度,需要付出巨大的不懈努力. 这是费米实验室Tevatron对撞机最重要的科学成就之一.”

该合作还将他们的结果与使用标准模型的W玻色子质量的最佳预期值进行了比较, 也就是80,357±6 MeV/c2. 这个数值是基于复杂的标准模型计算得出的,该计算将W玻色子的质量与另外两种粒子——顶夸克——的质量测量进行了复杂的联系, 1995年在费米实验室的对撞机上发现的, 以及希格斯玻色子, 2012年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中发现的.

CDF合作项目由23个国家54个机构的400名科学家组成. 费米实验室是美国首屈一指的粒子物理和加速器研究国家实验室. A U.S. 能源部科学实验室办公室, 费米实验室位于芝加哥附近, 伊利诺斯州, 并根据合同由费米研究联盟有限责任公司操作, 这是芝加哥大学和大学研究协会公司的合作伙伴关系. 访问费米实验室的网站 www.fnal.政府 在推特上关注mg游戏网@费米实验室.

费米国家加速器实验室由美国科学办公室资助.S. 能源部. 科学办公室是美国自然科学基础研究的最大单一支持者,并致力于解决mg游戏网这个时代的一些最紧迫的挑战. 欲了解更多信息,请访问 科学.能源.政府.

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