Sciencemag.cz
Doporučujeme
Boson W je jednou ze dvou elementárních částic, které přenášejí slabou interakci, jednu ze čtyř základních sil přírody. Slabá interakce umožňuje určitým částicím měnit identitu, například z protonů na neutrony a naopak. Právě tato reakce jsou hnací silou radioaktivního rozpadu i jaderné fúze, která pohání Slunce.
Vědci nyní určili hmotnost bosonu W na základě analýzy více než miliardy srážek protonů, k nimž došlo v urychlovači LHC v CERNu. LHC urychluje protony tak, aby se srážely téměř rychlostí světla. Při srážce mohou dva protony vytvořit boson W spolu se sprškou dalších částic.
Zachytit boson W je téměř nemožné, protože se téměř okamžitě rozpadá na dva typy částic; jedna z nich, neutrino, je navíc tak nepolapitelná, že ji prakticky nelze detekovat. Vědcům tak nezbývá než měřit druhou částici, mion (těžší obdobu elektronu), a modelovat, jak by se mohla podílet na celkové hmotnosti své mateřské částice, bosonu W.
V nové studii vědci využili experiment Compact Muon Solenoid (CMS), detektor částic v LHC, který přesně sleduje miony a další částice vznikající po srážkách protonů. Z miliard srážek protonů s protony identifikoval tým 100 milionů událostí, při nichž vznik boson W rozpadající se na mion a neutrino. U každé z těchto událostí provedli podrobné analýzy, aby se přiblížili k přesnému měření hmotnosti.
Nakonec určili, že W boson má hmotnost 80360,2 ± 9,9 megaelektronvoltů (MeV). Tato nová hmotnost je v souladu s předpověďmi Standardního modelu (částicové fyziky).
Přesnost nového měření je srovnatelná s předchozím měřením, které v roce 2022 provedl detektor CDF (Collider Detector ve Fermilabu). Toto měření fyziky překvapilo, protože výsledek byl výrazně vyšší, než předpovídal Standardní model, a vyvolalo tak možnost existence „nové fyziky“, včetně dosud neznámých částic a sil.
Vzhledem k tomu, že nové měření CMS je stejně přesné jako výsledek CDF a shoduje se se Standardním modelem i s řadou dalších experimentů, je pravděpodobnější, že boson W nijak nezpochybňuje Standardní model.
Novou studii sepsalo více než 3 000 členů spolupráce CMS v CERNu. Jádro skupiny, která na novém měření pracovala, tvoří asi 30 vědců z 10 institucí pod vedením týmu z MITu.
High-precision measurement of the W boson mass with the CMS experiment, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10168-5, www.nature.com/articles/s41586-026-10168-5. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2412.13872
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / MIT News / Phys.org, přeloženo / zkráceno
