Коллаборация CDF, проводившая эксперименты на протон-антипротонном коллайдере «Теватрон», уточнила массу W-бозона.

Изменение характеристик одной элементарной частицы может показаться малозначимым событием, однако в Стандартной модели одним из важнейших параметров становится именно масса W-бозона M_W, тесно связанная со свойствами электрослабого взаимодействия. Оценка M_W, массы нейтрального Z-бозона и топ-кварка t позволяет протестировать модель и установить теоретические ограничения на массу бозона Хиггса H. Современные усреднённые величины

M_W = 80 399 ± 23 МэВ и m_t = 173,2 ± 0,9 ГэВ, скажем, дают **m_H = 92+34–26 ГэВ.

С целью измерения массы W-бозона детектор CDF регистрирует распады этой частицы на заряженные лептоны и нейтрино. Общая схема распадов имеет вид W → lνl, где на месте l может стоять либо символ электрона e, либо обозначение мюона μ. Чтобы оценить M_W, учёные определяют поперечные компоненты импульсов лептона и нейтрино и поперечную массу.

Рис. 1. Оценочные значения MW, найденные разными научными группами. Эксперимент D0, как и CDF, проводился на «Теватроне», остановленном в прошлом году, а детекторы DELPHI, ALEPH, OPAL и L3 были смонтированы на коллайдере LEP, который прекратил работу в 2000-м. Серым отмечено новое среднемировое значение массы W-бозона. (Иллюстрация CDF Collaboration). ..[image]

Около пяти лет назад сотрудники CDF уже находили довольно точное значение M_W, используя небольшой массив опытных данных, отвечающий интегральной светимости в 200 пб^–1. В новом исследовании учитывалась информация, собранная в 2002–2007 годах, и объём статистики был увеличен сразу до 2 200 пб^–1. Как выяснилось, этот массив содержал около миллиона полезных событий:

• 470 126 кандидатов в W-бозоны, распавшиеся на eνe, и
• 624 708 случаев распада на μνμ.

Завершив обработку данных, физики определили, что масса W-бозона должна составлять

80 387 ± 19 МэВ.

Результат уступает указанной выше величине, усреднённой по нескольким экспериментам, и имеет меньшую неопределённость. Вероятнее всего, в скором времени среднемировая оценка MW будет снижена до

80 390 ± 16 МэВ.

Теоретическая оценка m_H, рассчитанная с использованием новой M_W, выглядит как 90+29–23 ГэВ, а верхний предел массы хиггсовского бозона (на уровне достоверности в 95%) теперь можно установить на отметке в 145 ГэВ. Такие расчёты в целом согласуются с прошлогодними экспериментальными результатами, которые получили детекторы ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере. По сообщению коллабораций ATLAS и CMS, масса m_H не превышает 127 ГэВ, а опуститься ниже 114 ГэВ ей не позволяют данные с Большого электрон-позитронного коллайдера LEP.

Полный вариант отчёта об экспериментах на «Теватроне» можно загрузить отсюда.