贝勒大学实验高能物理小组科学家，为成功维护和操作测量自然界携带力粒子之一的实验做出了重大贡献

贝勒大学实验高能物理小组科学家，为成功维护和操作测量自然界携带力粒子之一的实验做出了重大贡献

• 2022-11-30
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得克萨斯州韦科(2022年4月7日)——经过10年的仔细分析和审查，美国能源部费米国家加速器实验室CDF合作的科学家——包括贝勒大学实验高能物理(HEP)小组的研究人员——今天宣布，他们已经实现了迄今为止最精确的W玻色子质量测量， 自然界的携带力粒子之一。

利用费米实验室(CDF)的对撞机探测器收集的数据，科学家们现在已经以0.01%的精度确定了粒子的质量 - 是以前最佳测量的两倍。这种精确度相当于踢球者在两英里半的距离内进球。

贝勒HEP研究人员 - 包括Jay R. Dittmann博士，物理学教授;畑山健一，博士，物理学副教授;博士后研究助理Jon Wilson博士都为CDF实验的成功构建和操作做出了重大贡献，该实验产生了测量数据。特别是，贝勒物理学家帮助设计，组装和测试了用于识别碰撞事件以进行分析的1级跟踪触发系统。

新的精密测量发表在《科学》杂志上，使科学家能够测试粒子物理学的标准模型，这是描述自然界最基本水平的理论框架。结果：新的质量值与科学家在标准模型上下文中使用实验和理论输入获得的价值表示紧张。

“这一结果需要多年来做出巨大而坚定的努力，”威尔逊说。“它涉及新的工作，以我们以前从未达到的水平来理解我们的粒子探测器，以及我们对W玻色子行为方式的理论理解的重大进展。当我们完成并查看最终结果时，我们发现它与粒子物理学标准模型的预测不同。

如果得到确认，此测量表明可能需要改进标准模型计算或扩展模型。

贝勒HEP研究小组的创建和发展自2003年以来一直是CDF实验合作的一部分，一直是贝勒推动研究1地位的重要组成部分，该大学于2021年12月获得了这一称号。像这样的世界领先的科学成果是贝勒在基础研究方面投资的成果。

“凭借其巨大的粒子加速器和巨大的国际合作，实验高能物理学是真正的大科学，”Dittmann说。“很荣幸能与来自世界各地的同事合作，对我们对自然的集体理解产生真正的影响。我很感激我们能帮助贝勒在这个激动人心的领域跻身顶尖大学之列。

W玻色子是弱核力的信使粒子。它负责使太阳发光和粒子衰变的核过程。利用费米实验室Tevatron对撞机产生的高能粒子碰撞，CDF合作收集了1985年至2011年包含W玻色子的大量数据。

“在分析数据时，我们小心翼翼地向自己隐藏了测量值，以避免引入无意识的偏见，”威尔逊说。“作为CDF领导团队的一员，我和许多其他CDF成员彻底审查了测量的所有部分，以确保一切都正确完成。只有在每个人都确信它是完全值得信赖的之后，我们才发现结果。

W玻色子的质量大约是质子质量的85倍，或大约80，000 MeV / c2。CDF研究人员致力于实现W玻色子质量的越来越精确的测量超过20年。他们最新质量测量的中心值和不确定度为80，433±9 MeV / c2。该结果使用从费米实验室的Tevatron对撞机收集的整个数据集。它基于对420万个W玻色子候选者的观察，大约是2012年发表的分析中使用的数字的四倍。

“当我回顾2012年发表的先前测量时，我认为它已经是最先进的测量，”Hatakeyama说。“分析四倍以上的数据当然有帮助，但是要了解在加速器和粒子探测器条件变化的情况下九年来收集的数据，以实现这种精度需要巨大的不懈努力。这是费米实验室Tevatron对撞机最重要的科学成就之一。

该合作还将他们的结果与使用标准模型的W玻色子质量的最佳预期值进行了比较，该值为80，357±6 MeV / c2。该值基于复杂的标准模型计算，该计算将W玻色子的质量与另外两个粒子质量的测量值错综复杂地联系起来：1995年在费米实验室的Tevatron对撞机上发现的顶夸克，以及2012年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中发现的希格斯玻色子。

CDF合作项目由23个国家54个机构的400名科学家组成。费米实验室是美国首屈一指的粒子物理和加速器研究国家实验室。费米实验室是美国能源部科学办公室的实验室，位于伊利诺伊州芝加哥附近，由芝加哥大学和大学研究协会公司联合合作的费米研究联盟有限责任公司(Fermi Research Alliance LLC)根据合同运营 www.fnal.gov。

费米国家加速器实验室由美国能源部科学办公室支持。科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，正在努力解决我们这个时代一些最紧迫的挑战。有关更多信息，请访问 science.energy.gov。

关于贝勒大学

贝勒大学是一所私立基督教大学，也是全国排名第一的研究机构。该大学通过将跨学科研究与卓越的教育以及教师对教学和奖学金的承诺相结合，为20，000多名学生提供了一个充满活力的校园社区。贝勒于1845年由德克萨斯共和国通过浸信会先驱的努力特许，是德克萨斯州历史最悠久的连续运营大学。贝勒位于韦科，欢迎来自所有50个州和90多个国家的学生在其12个全国认可的学术部门中学习广泛的学位。

关于贝勒大学艺术与科学学院

艺术与科学学院是贝勒大学最大的学术部门，由科学，人文，美术和社会科学的25个学术部门以及10个学术中心和研究所组成。学院教授的5，000多门课程涵盖了从艺术和戏剧到宗教，哲学，社会学和自然科学的主题。教师在世界各地进行研究，本科和研究生水平的研究在所有学科中都很普遍。