科学探索|W玻色子质量“超出预期” 宇宙或存在未被发现的粒子或力 W玻色子质量“超出预期”|宇宙

【科学探索|W玻色子质量“超出预期” 宇宙或存在未被发现的粒子或力】北京时间5月9日消息，据国外媒体报道，对W玻色子质量的最新分析表明，这些粒子比粒子物理学中标准模型的预测值重得多。物理学家发现，这种传递弱核力的基本粒子似乎比以往预测的重了0.1%，而正是这一微小的差异，可能预示着基础物理学将迎来重大改变。相关的研究结果发表在近日的《科学》（Science）杂志上。

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W玻色子是17种已知的基本粒子之一，其奇特的质量测量结果可能指向未知的粒子或力。
对W玻色子的最新测量结果来自美国伊利诺伊州费米国家加速器实验室的一台老式粒子对撞机——兆电子伏特加速器（Tevatron）。这是一座始建于1983年的粒子加速器，于2011年9月30日关闭。在此之后，费米实验室对撞机探测器（CDF）合作项目的大约400名成员继续分析由Tevatron产生的W玻色子，对无数可能的误差源进行追踪，以达到无与伦比的精度水平。
如果W玻色子相对于标准理论的预测值“超重0.1%”能够被独立证实，那将意味着宇宙中存在着一些尚未被我们发现的粒子或力，半个世纪以来的量子物理定律可能将迎来首次重大改写，这将彻底改变我们看待世界的方式。希格斯玻色子很符合之前已知的图景，但此次发现将开启一个全新的领域。如果新研究结果得到验证，其意义甚至可能与2012年发现的希格斯玻色子相媲美。
目前，物理学界正急切地寻找粒子物理学标准模型存在的缺陷，而这一发现恰逢其时。标准模型是一组描述强力、弱力和电磁力这三种基本力及组成所有物质基本粒子的方程，在粒子物理学中长期占据主导地位，几乎涵盖了所有已知的粒子和力。然而，标准模型仍被认为是不完整的，还有许多未解之谜有待解释，比如暗物质的性质等。CDF合作项目的良好记录使得他们的新测量结果相当可信，从而对标准模型构成了挑战。
不过，还没有人开香槟庆祝。尽管单独来看，新的W玻色子质量测量结果与标准模型的预测有较大差异，但其他测量实验产生的结果却没有这么引人注目（尽管不够精确）。例如，2017年，欧洲大型强子对撞机（LHC）的ATLAS实验测量了W玻色子的质量，发现只比标准模型的预测值重了一点点——只相当于一根头发的重量。CDF和ATLAS之间不一致的结果表明，其中至少有一个团队忽略了实验中的一些微妙的古怪之处。
如果CDF的结果得到证实，研究人员也想了解它与之前测量结果之间的差异，大西洋两岸的W玻色子必须是一样的才对，这是一项里程碑式的工作，但我们也很难知道该怎么处理它。
W玻色子

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CDF项目是在Tevatron粒子加速器6.3公里环上不同位置进行的两个实验之一，图中显示的是2001年安装的过程。
W玻色子和Z玻色子是负责传递弱核力的基本粒子，于1983年被发现，被认为是标准模型的一大胜利。W玻色子因弱核力的“弱”（Weak）而得名。弱核力又称弱相互作用或弱力，是宇宙的四种基本力之一。与万有引力、电磁力和强核力（强相互作用）不同，弱核力并不会怎么推或拉，而是将较重的粒子转化为较轻的粒子。例如，一个μ介子自发衰变为W玻色子和一个中微子，然后，W玻色子又衰变成一个电子和另一个中微子。相关的亚原子形变会产生放射性，这一过程可以使太阳光持续照射。