強子對撞機：對頂夸克質量進行迄今最精確測量
來源： 科技日報
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2022-04-24 11:16:18
據歐洲核子研究中心官網19日報道，大型強子對撞機(LHC)的緊湊渺子線圈(CMS)合作組對頂夸克的質量進行了迄今最精確的測量，新測量出來的質量值誤差不超過0.22%。研究人員表示，精確了解頂夸克的質量對于科學家們在最小尺度上理解宇宙至關重要。
夸克是科學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標準模型。如果精確地知道W玻色子和希格斯玻色子的質量，則可以根據標準模型預測頂夸克的質量。同樣，利用頂夸克和希格斯玻色子的質量，可以預測W玻色子質量。
此外，科學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量的綜合認知。如果頂夸克的質量處于此前所測量的精度，那么宇宙非常接近亞穩狀態;而如果頂夸克的質量稍有不同，從長遠來看，宇宙將不太穩定，最終可能在類似于大爆炸的劇烈事件中消失。
為對頂夸克質量開展更精確測量，CMS團隊使用了CMS探測器在2016年收集的發生在LHC內的質子—質子對撞數據，測量了能夠產生一對頂夸克的碰撞事件的5種不同性質。之前的分析只測量了其中3種，而這些性質都取決于頂夸克的質量。
此外，該團隊對CMS數據進行了極其精確的校準，并深入了解了實驗和理論的不確定性及其相互依賴性。通過這種創新方法，研究團隊得出頂夸克質量的數值為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，有望獲得更大發現。
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