顶夸克迄今最精确质量测得，有助科学家在最小尺度上理解宇宙

• 2022-04-21 12:50:45 来源：科技日报

一对顶夸克在LHC内产生的艺术图。最典型的信号是四束喷射（黄色）、一个缪子（红线）——被CMS缪子探测器（红色盒子）捕捉到，以及消失的能量（紫色）图片来源：欧洲核子研究中心官网

据欧洲核子研究中心官网19日报道，大型强子对撞机（LHC）的紧凑渺子线圈（CMS）合作组对顶夸克的质量进行了迄今最精确的测量，新测量出来的质量值误差不超过0.22%。研究人员表示，精确了解顶夸克的质量对于科学家们在最小尺度上理解宇宙至关重要。

夸克是科学家们认为不能再分割的一种基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、底夸克和顶夸克6种，其中顶夸克是已知最重的基本粒子。

科学家们认为，尽可能深入地了解顶夸克有助更好地测试粒子物理学标准模型。如果精确地知道W玻色子和希格斯玻色子的质量，则可以根据标准模型预测顶夸克的质量。同样，利用顶夸克和希格斯玻色子的质量，可以预测W玻色子质量。

此外，科学家们对宇宙稳定性的认识取决于对希格斯玻色子和顶夸克质量的综合认知。如果顶夸克的质量处于此前所测量的精度，那么宇宙非常接近亚稳状态；而如果顶夸克的质量稍有不同，从长远来看，宇宙将不太稳定，最终可能在类似于大爆炸的剧烈事件中消失。

为对顶夸克质量开展更精确测量，CMS团队使用了CMS探测器在2016年收集的发生在LHC内的质子—质子对撞数据，测量了能够产生一对顶夸克的碰撞事件的5种不同性质。之前的分析只测量了其中3种，而这些性质都取决于顶夸克的质量。

此外，该团队对CMS数据进行了极其精确的校准，并深入了解了实验和理论的不确定性及其相互依赖性。通过这种创新方法，研究团队得出顶夸克质量的数值为171.77±0.38GeV（十亿电子伏特），与之前的测量和标准模型的预测相吻合。

CMS合作组表示，对不确定性的统计处理和更多属性的使用极大地提升了测量精确度，如用新方法处理CMS探测器在2017年和2018年获取的数据集，有望获得更大发现。

标签： 科学家们 希格斯玻色子

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