Как работает наша Вселенная: новые данные о W-бозоне с коллайдера

Исследования на Большом адронном коллайдере поставили под сомнение недавние предположения о существовании новой физики. Точные измерения массы W-бозона оказались ближе к предсказаниям Стандартной модели, чем данные из лаборатории Ферми.

Два года назад физики заметили, что их представления о Вселенной могут быть неполными, однако новые данные от Большого адронного коллайдера (БАК) поставили это под сомнение. Тогда возникли подозрения о существовании новой физики, но сейчас эта теория теряет почву.

Результаты исследований на БАК, проведенных командой Джоша Бендавида из Массачусетского технологического института, показывают, что Стандартная модель физики элементарных частиц выдержала испытание. Ученые получили новое значение массы W-бозона — частицы, важной для процессов ядерного распада и формирования массы бозона Хиггса. Эта масса оказалась ближе к предсказаниям Стандартной модели.

В 2022 году исследователи из Национальной лаборатории Ферми в США измерили массу W-бозона и обнаружили значение 80 433 мегаэлектронвольт (МэВ) с неопределенностью 9 МэВ. Это отличалось от прогнозов Стандартной модели, которая предполагала 80 357 МэВ с неопределенностью 6 МэВ. Такой результат вызвал волну обсуждений о возможности существования новой физики, не описанной Стандартной моделью.

Однако в 2023 году данные с детектора частиц БАК озадачили научное сообщество. Полученное значение массы W-бозона составило 80 360 МэВ с неопределенностью 16 МэВ — почти в полном соответствии с прогнозами Стандартной модели. Это вызвало сомнения в точности результатов Фермилаб.

Теперь команда Бендавида провела более точное измерение на другом детекторе БАК и получила значение массы W-бозона 80 353 МэВ с неопределенностью всего 6 МэВ. Это наименьшая погрешность при измерении массы этой частицы, что делает результат самым точным из всех проведенных на БАК.

Ашутош Котвал из Университета Дьюка, руководивший исследованием в Фермилаб в 2022 году, отметил, что методы измерений на ускорителе Фермилаб и БАК различаются, что усложняет прямое сравнение данных. Однако физики из ЦЕРН подчеркивают, что их собственные детекторы на БАК также используют разные методы, но дают очень близкие результаты.

Вопрос о том, какое измерение массы W-бозона является правильным, пока остается открытым. Ученым еще предстоит объяснить расхождения между результатами исследований Фермилаб и ЦЕРН. Тем не менее, большинство измерений массы W-бозона, за исключением одного, поддерживают Стандартную модель.

В ближайшее время физики из ЦЕРН планируют провести еще одно исследование W-бозона, чтобы получить более точные данные с минимальной неопределенностью. Хотя идея новой физики пока откладывается, ученые не исключают, что она может вновь возникнуть по итогам будущих исследований.

Источник: hightech.fm