科技日報記者 劉霞
大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）底夸克實驗合作組報告了首個Z玻色子質(zhì)量測試結(jié)果：911.842億電子伏特，測量精度達(dá)到0.1%（不確定度僅950萬電子伏特）。這是LHC在精密物理研究領(lǐng)域作出的又一貢獻(xiàn)。相關(guān)論文已經(jīng)提交《物理評論快報》雜志。
Z玻色子是負(fù)責(zé)傳遞自然界基本力之一——弱核力的基本粒子，屬于已知最重的基本粒子之一。1983年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了Z玻色子和W玻色子，相關(guān)研究人員因此榮膺1984年諾貝爾物理學(xué)獎。精確測量W玻色子的質(zhì)量對于進(jìn)一步測試標(biāo)準(zhǔn)模型，探索新物理學(xué)至關(guān)重要。
在最新研究中，實驗合作組利用2016年大型強(qiáng)子對撞機(jī)第二輪運(yùn)行期間記錄的質(zhì)子—質(zhì)子對撞數(shù)據(jù)，通過分析17.4萬個衰變?yōu)榭娮樱娮痈氐摹敖H”）對的Z玻色子樣本，測得Z玻色子質(zhì)量為911.842億電子伏特。這一結(jié)果不僅與LHC的“前輩”——大型正負(fù)電子對撞機(jī)和美國費米實驗室對撞機(jī)探測器實驗的測量值高度吻合，而且與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測的精度相匹配。
值得注意的是，盡管質(zhì)子—質(zhì)子對撞過程會產(chǎn)生大量伴生粒子，LHC仍實現(xiàn)了如此精密的測量。這一突破性進(jìn)展為后續(xù)在LHC及其升級版——“高亮度大型強(qiáng)子對撞機(jī)”上開展更精確的Z玻色子研究奠定了基礎(chǔ)。
