Физики повторно проанализировала выборку W-бозонов, зафиксированных в 2011 году детектором ATLAS, установленным на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН. Повторный анализ повысил точность измерений на 16%. Новая масса W-бозона составила 80 360 МэВ с неопределенностью 16 МэВ. Этот результат соответствует теоретическим расчетам, выполненным на основе Стандартной модели физики элементарных частиц.
В 2017 году команда эксперимента ATLAS представила первое измерение массы W-бозона, на основе выборки W-бозонов, зарегистрированной ATLAS в 2011 году. Масса W-бозона тогда оказалась равной 80 370 МэВ с погрешностью 19 МэВ.
Чтобы повысить точность результата, физики повторно проанализировали данные о 14 миллионов событий — кандидатов в W-бозоны. Они использовали передовую технику подбора данных для определения массы, а также уточненные партонные функции распределения протона. Они описывают распределение импульса протона среди составляющих его кварков и глюонов. Кроме того, ATLAS проверил теоретическое описание процесса образования W-бозона с использованием специальных протон-протонных циклов БАК.
Электрически заряженный W-бозон и электрически нейтральный Z-бозон — переносчики слабого взаимодействия. Это один из фундаментальных видов взаимодействия, которое отвечает за радиоактивный распад атомных ядер и инициирует реакцию ядерного синтеза, питающую звезды. Эти частицы были открыты в ЦЕРНе в 1983 году и помогли подтвердить теорию электрослабого взаимодействия, объединяющую электромагнитное и слабое взаимодействие.
В Стандартной модели физики элементарных частиц масса W-бозона тесно связана с силой электрослабых взаимодействий и массами самых тяжелых фундаментальных частиц, включая Z-бозон, топ-кварк и бозон Хиггса. В этой теории частица должна весить 80 354 МэВ с погрешностью в 7 МэВ.
Любое отклонение измеренной массы от предсказания Стандартной модели будет индикатором новых физических явлений, новых частиц или взаимодействий. Поэтому точное измерение массы чрезвычайно важно для проведения экспериментов.
