欧洲核子研究所物理学家观察到三重W玻色子的产生

欧洲核子研究中心大型强子对撞机(LHC)ATLAS合作项目的物理学家观察到一个称为WWW产生的过程:在高能质子-质子碰撞中同时产生三个大质量W玻色子。

显示候选人WWW→ 3轻子+中微子事件;该事件通过衰变为一个μ子(红线)、两个电子(蓝线)和丢失的横向能量(白色虚线)来识别。图片来源:CERN。

显示候选人WWW→ 3轻子+中微子事件;该事件通过衰变为一个μ子(红线)、两个电子(蓝线)和丢失的横向能量(白色虚线)来识别。图片来源:CERN。

W玻色子,以弱力命名,在测试粒子物理的标准模型中起着至关重要的作用。

尽管它在近四十年前被发现,但它仍然为物理学家提供了新的探索途径。

阿贡国家实验室物理学家、阿特拉斯合作组织成员杰西卡·梅特卡夫博士说:“对大型强子对撞机上多个弱电玻色子产生的测量是对标准模型的重要检验。”。

“它们对电弱玻色子自相互作用的特性很敏感,并为电弱理论和微扰量子色动力学提供了一个测试。”

作为已知最重的基本粒子之一,W玻色子能够以几种不同的方式衰变。

ATLAS的物理学家们把他们的研究集中在四种WWW衰减模式上,因为它们减少了背景事件的数量,所以有最好的发现潜力。

在其中的三种模式中,两个W玻色子衰变为带正电荷或负电荷的带电轻子(电子或介子)和中微子,而第三个W玻色子衰变为一对轻夸克。

在第四种衰变模式中,所有三个W玻色子衰变为带电轻子和中微子。

研究人员分析了探测器在2015年至2018年间记录的LHC Run-2数据集。

他们分析了由ATLAS实验记录和预先过滤的大约200亿个碰撞事件,以搜索万维网过程中预计的几百个事件。

他们以8.2个标准偏差的显著性观察WWW过程——远远高于宣布观察结果所需的5个标准偏差阈值。

他们说:“这一令人兴奋的测量还让我们能够寻找新的相互作用的线索,这些新的相互作用可能存在于LHC目前的能量范围之外。”。

“特别是,我们可以使用WWW生产过程来研究四次规范玻色子耦合——两个W玻色子相互散射——这是标准模型的一个关键特性。”

“新粒子可以通过量子效应改变四次规范玻色子耦合,改变WWW产生截面。”

“对WWW和其他弱电过程的持续研究提供了一条诱人的前进之路。”

梅特卡夫博士和他的同事进行了介绍他们的结果本周在2021年EPS-HEP会议

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杰西卡·梅特卡夫. (ATLAS协作)。阿特拉斯多玻色子产生的测量。2021年EPS-HEP会议

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