Маса W-бозонів не здивувала

Фізики визначили масу важливої елементарної частинки. W-бозони, переносники слабкої енергії, мають масу 80 370 мегаэлектронволь (Мев).
Позитив: це добре узгоджується з попередніми припущеннями, зробленим на підставі стандартної моделі фізики елементарних частинок. Розчаровує, однак, те, що принаймні в цьому немає і сліду «нової фізики».
Отриманий результат досліджень (червоне) у порівнянні з попередніми результатами вимірювань і передбаченнями стандартної моделі (сіра область). Зображення: CERN/ATLAS.
У стандартній моделі фізики елементарних частинок поряд з складовими матерії досліджують також частки, що визначають фундаментальні фізичні взаємодії. Наприклад, фотони проявляються електромагнітної сили, глюони – при сильній взаємодії.
Слабка взаємодія, яке спостерігають зокрема при радіоактивному бета-розпад, переносять Z – і W-бозони. Вперше W-бозони виявили в 1983 році в Європейській організації з ядерних досліджень (CERN).
У відповідності зі стандартною моделлю фізики елементарних частинок W-бозони мають масу, обумовлену існуванням бозонів Хіггса. Однак визначити цю масу навіть у найбільшому прискорювачі частинок планети – Великому адронному колайдері (ВАК) – протягом тривалого часу вважали неможливим.
Однак після п’яти років досліджень вченим з CERN вдалося з високою точністю виміряти масу W-бозонів. Вимірювання вчені здійснили з точністю 0,2 %, досягнувши одного з найбільш точних результатів будь-коли здійснених одноразових вимірювань.
Для аналізу вчені спостерігали за сутичкою протонів з енергією в сім тераелектронвольт в детекторі ATLAS, у ВАК, і з способу і ходу розпаду частинок виводили масу W-бозонів.
Результат: маса W-бозонів дорівнює приблизно 80 370 ± 19 Мев – це узгоджується з попередніми вимірами і теоретичними припущеннями. «Маса W-бозонів, яку нам вдалося виміряти, підтверджує консистенцію стандартної моделі фізики елементарних частинок», – говорить Матіас Шотт (Matthias Schott) з Майнцкого університету.
Це, без сумніву, успіх. Однак: «Ймовірно, ми б зраділи ще більше, якби виявили нові відхилення», – припустив фізик. Адже якщо б маса W-бозонів істотно відрізнялася від очікуваних показників, то прийнята стандартна модель елементарної фізики опинилася б під питанням – з’явилися б докази існування нових, ще невідомих процесів і частинок.