大型強子對撞機對頂夸克質(zhì)量進(jìn)行迄今最精確測量

據歐洲核子研究中心官網(wǎng)19日報道，大型強子對撞機(LHC)的緊湊渺子線(xiàn)圈(CMS)合作組對頂夸克的質(zhì)量進(jìn)行了迄今最精確的測量，新測量出來(lái)的質(zhì)量值誤差不超過(guò)0.22%。研究人員表示，精確了解頂夸克的質(zhì)量對于科學(xué)家們在最小尺度上理解宇宙至關(guān)重要。

夸克是科學(xué)家們認為不能再分割的一種基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克6種，其中頂夸克是已知最重的基本粒子。

科學(xué)家們認為，盡可能深入地了解頂夸克有助更好地測試粒子物理學(xué)標準模型。如果精確地知道W玻色子和希格斯玻色子的質(zhì)量，則可以根據標準模型預測頂夸克的質(zhì)量。同樣，利用頂夸克和希格斯玻色子的質(zhì)量，可以預測W玻色子質(zhì)量。

此外，科學(xué)家們對宇宙穩定性的認識取決于對希格斯玻色子和頂夸克質(zhì)量的綜合認知。如果頂夸克的質(zhì)量處于此前所測量的精度，那么宇宙非常接近亞穩狀態(tài);而如果頂夸克的質(zhì)量稍有不同，從長(cháng)遠來(lái)看，宇宙將不太穩定，最終可能在類(lèi)似于大爆炸的劇烈事件中消失。

為對頂夸克質(zhì)量開(kāi)展更精確測量，CMS團隊使用了CMS探測器在2016年收集的發(fā)生在LHC內的質(zhì)子—質(zhì)子對撞數據，測量了能夠產(chǎn)生一對頂夸克的碰撞事件的5種不同性質(zhì)。之前的分析只測量了其中3種，而這些性質(zhì)都取決于頂夸克的質(zhì)量。

此外，該團隊對CMS數據進(jìn)行了極其精確的校準，并深入了解了實(shí)驗和理論的不確定性及其相互依賴(lài)性。通過(guò)這種創(chuàng )新方法，研究團隊得出頂夸克質(zhì)量的數值為171.77±0.38GeV(十億電子伏特)，與之前的測量和標準模型的預測相吻合。

CMS合作組表示，對不確定性的統計處理和更多屬性的使用極大地提升了測量精確度，如用新方法處理CMS探測器在2017年和2018年獲取的數據集，有望獲得更大發(fā)現。(科技日報記者 劉霞)

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