Het CERN-experiment bevestigt dat het standaardmodel de massa van het W-deeltje juist heeft

De acht magneten rond de calorimeter van het CERN Atlas-experiment. Deze calorimeter meet de energieën van deeltjes die worden geproduceerd wanneer protonen in het midden van de detector botsen. | Bron afbeelding: CERN

Wetenschappers van CERN beweerden dat een nauwkeurige nieuwe meting van de massa van het W-deeltje door het ATLAS-experiment consistent was met de voorspelling van het standaardmodel (SM) van de deeltjesfysica. Deze voorlopige bevinding is gebaseerd op een heranalyse van een steekproef van 14 miljoen kandidaat-bosonen geproduceerd in een proton-proton (pp) botsing bij de Large Hadron Collider (LHC), een deeltjesversneller bij CERN.

Het W-boson en het Z-boson, zijn elektrisch neutrale tegenhanger, zijn dragers van de zwakke kernkracht, de fundamentele kracht die radioactiviteit veroorzaakt en de kernfusiereactie start die de zon aandrijft.

De nieuwe ATLAS-meting is nauwkeuriger dan alle eerdere W-boson-massametingen op één na: de laatste van het CDF-experiment bij Tevatron, een versneller bij Fermilab die in 2011 werd gesloten ( frontlinie6 mei 2022).

In de SM is de massa van het W-deeltje beperkt tot een gewicht van 80.354 MeV, met een onzekerheid van 7 MeV. Elke afwijking van deze verwachting duidt op nieuwe fysica, zoals nieuwe deeltjes of interacties. In 2017 bracht ATLAS zijn eerste meting uit van de massa van een W-boson, die werd bepaald met behulp van een steekproef van W-bosonen die het registreerde in 2011, toen de LHC werkte met een botsingsenergie van 7 TeV. De massa was 80.370 MeV, met een onzekerheid van 19 MeV, wat in goede mate overeenkwam met de SM-voorspellingen. Dit was de meest nauwkeurige meting van de massa tot dan toe.

Vorig jaar kondigde de CDF-samenwerking een nauwkeurigere meting aan op basis van analyse van de volledige dataset verzameld bij Tevatron. Het resultaat was 80.434 MeV met een onzekerheid van 9 MeV, wat significant verschilde van de SM-voorspelling en van andere experimentele resultaten.

In zijn nieuwe studie analyseerde ATLAS zijn steekproef van W-bosonen uit 2011 opnieuw, waardoor de nauwkeurigheid van de vorige meting werd verbeterd. De nieuwe W-bosonmassa, 80.360 MeV met een onzekerheid van 16 MeV, is 10 MeV lager dan het vorige ATLAS-resultaat en 16% nauwkeuriger, in duidelijke overeenstemming met SM.

“Omdat het ATLAS-document een ‘heranalyse’ van dezelfde gegevens uit 2017 beschrijft, wordt een vergelijkbare waarde als voorheen verwacht!” Ashutosh Kotwal, hoofdauteur van de CDF, zei in een e-mail aan: frontlinie. Precies de juiste gegevens [a technique to determine mass] Een aspect van de analyse wordt enigszins bijgewerkt…”.