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欧博网址(www.aLLbet8.vip)_W玻色子新发现重塑人类宇宙观

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参考消息网6月8日报道 据美国《大众机械》月刊网站4月7日报道,W玻色子——已知宇宙中最微小、最基本的一种粒子——正在粒子物理学领域掀起一场巨大的波澜。

有关这种对宇宙形成必不可少的粒子的新研究结果表明,其质量或许要比粒子物理学标准模型——即帮助我们理解物质基本构件的理论性“规则手册”——所预言的远远重得多。如果真是这样,这可能预示我们对宇宙的理解将发生重大变化。

根据标准模型,W玻色子(与另一种被称为Z玻色子的粒子一道)是造成弱核力的原因,弱核力是使宇宙中所有可观测到的物质组合到一起的四种作用力之一。其他三种作用力包括引力(标准模型中目前没有关于引力的任何解释)、电磁力和强核力。

W玻色子是已知宇宙中最微小、最基本的一种粒子(资料图片)

引力和电磁力是大刻度起作用的。想象一下:太阳对遥远行星的吸引,或者来自遥远恒星的光穿越宇宙的旅行。不过,弱核力和强核力则与我们宇宙中最微小的物体相互作用,而且只是发生在原子核中。(巧合的是,正是这两种作用力导致了放射性的产生。)

弱核力尤为重要。它负责了包括太阳以氢为原料形成氦在内的各类过程,而且对于我们宇宙的形成也至关重要。杜克大学物理学家、本项研究的领导者之一阿舒托什·科特瓦尔告诉本刊记者:“如果不是因为有了这种作用力,除氢以外的任何重元素都不会形成。它对于我们的存在至关重要。”

科学家最早是在上世纪60年代预言W玻色子的存在的,但直到1983年,欧洲核子研究中心(CERN)的一个研究团队才证明了它的存在。(上述两个团队都因为他们关于这种粒子的研究获得了诺贝尔奖。)从此以后,各路研究团队一直寻求精准确定W玻色子的质量。这是一个至关重要的数值,它将作为确定标准模型构架其余部分的关键参数。

一个由400多名研究人员组成的国际团队——他们被统称为“费米实验室对撞机探测器协作组”——通力合作,对从费米实验室位于伊利诺伊州巴达维亚的现已废弃的万亿电子伏特加速器上收集到的近10年数据进行分析。而且他们发现了某种奇怪的东西:他们在《科学》周刊今天发表的新论文中报告,W玻色子质量比以前的估计值大约重了0.1%。

通过让质子束和反质子束在真空中对撞,研究人员得以测量W玻色子的质量。这些撞击产生大量各种各样的粒子,但极少产生W玻色子。科特瓦尔解释说:“在某种意义上,我们无法直接对W玻色子进行测量,因为它的衰变极其迅速——大约是一万万亿分之一秒的样子。”

因此,研究小组必须分析W玻色子的残留物,即它在身后所遗留下的粒子。但是只有残留粒子的某些组合才能为科学家提供他们所需的数据。科特瓦尔和他的同事们尤其希望找出产生两种特定的粒子对的碰撞:一个渺子加一个中微子,或一个电子加一个中微子。(你也许知道,渺子是电子的亚原子表亲。被人们亲切地称为“幽灵粒子”的中微子是电中性的,而且质量小得无法想象。而电子么,当然是带电的。)通过测量这些粒子对的位置和能量,研究团队得以确定衰变了的W玻色子的质量。

不过,这是一项极其艰难的任务。研究团队在2002年至2011年对大约450万亿次撞击进行了观测,其中只有大约400万次撞击产生了足够高质量的W玻色子相关数据。

利用这些数据,他们估算出W玻色子质量的新数值为80433.5±9.4 MeV/c2。这与以前的测量值以及标准模型所建议的W玻色子质量值大相径庭(当然,这是就量子力学领域而言的)。该研究团队报告说,这是迄今为止记录在案的最为精确的测量值,其精度大约是以往测算值的两倍。得克萨斯农业与机械大学的物理学家戴维·托贝克是这支400人团队的联合发言人,他把这一精度比喻为测量一只800磅(约合362千克)大猩猩的体重时把误差限制在1盎司(约合28克)以内。

现在,该由科学界来弄清这些研究结果的确切含义了。例如,这可能意味着存在有待人类去发现的先前未曾发现的粒子,抑或是对科学而言全新的物理互动。托贝克告诉《大众机械》月刊:“大自然有多么不情愿透露她的秘密是显而易见的。这是一项出色的追踪,但它绝对令人抓狂。”

当然,下一步将是进行更多实验,并利用独立来源去证实这一测量值。

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