Bozon W to krótkotrwała cząstka odpowiadająca za przenoszenie słabego oddziaływania jądrowego. W odróżnieniu od nośników innych oddziaływań podstawowych (fotonów, gluonów), działa on w sposób bardzo subtelny, pośrednicząc w rozpadach i umożliwiając cząstkom materii zmianę tożsamości. Nowa analiza danych z detektora CMS przy Wielkim Zderzaczu Hadronów, pozwoliła na najdokładniejszy dotąd pomiar właściwości wuonu.
Dane, o których mowa pochodzą z 2016 roku i serii 300 milionów kolizji proton-proton, wśród których w ciągu ośmiu lat znaleziono ślady około 100 milionów bozonów W. Na tej podstawie ustalono, że masa cząstki wynosi 80 360,2 MeV, z marginesem błędu nieprzekraczającym 10 MeV (0,01%). Oznacza to, że bozon całkiem nieźle odpowiada przewidywaniom teoretycznym na poziomie 80 357 MeV.
W przypadku nietrwałych cząstek ginących w ułamku sekundy, badanie ich właściwości następuje zwykle w sposób pośredni, poprzez obserwację tego, co po sobie pozostawią. Problem z bozonem W polegał na tym, że wśród produktów rozpadu obecne są również neutrina. Te, jak wiadomo, pozostają niezmierne trudne do uchwycenia (najlepiej nadają się do tego specjalistyczne podziemne obserwatoria). Masa samych neutrin (i niesiona przez nie energia) jest co prawda niewielka, jednak chcąc uzyskać maksymalną precyzję, trzeba było ją uwzględnić.
Dodatkowy kłopot stanowiła kalibracja sprzętu. We wcześniejszych badaniach opierano się na pomiarach nieco lepiej poznanego bozonu Z (zetonu). Było to wygodne, ale jak zauważa fizyczka Elisabetta Manca – “Bozony Z i W są rodzeństwem, ale nie są bliźniakami” – toteż taka ekstrapolacja zawsze miała swoje ograniczenia. Tym razem zebrano dość śladów samych bozonów W, żeby taka sztuczka nie była konieczna.
W związku z tym, że bozon W pośredniczy w wielu fundamentalnych przemianach, jak najdokładniejsze poznanie jego właściwości, pozostaje kluczowe dla całej dziedziny fizyki cząstek elementarnych. Naukowcy obsługujący detektor CMS są przekonani, że kolejny rozruch akceleratora pozwoli im jeszcze wyśrubować osiągnięty wynik.
Komunikat prasowy na temat nowego pomiaru zamieściła zarówno strona CERN, jak i amerykańskiego Fermilab.
