对撞机重磅发现：玻色子产生的证据！快来看看吧

欧洲核子研究中心的阿特拉斯实验刚刚公布了在大型强子对撞机(LHC)质子-质子碰撞中同时产生三个W或Z玻色子的证据。W玻色子和Z玻色子是弱力中的介粒子，弱力是已知四种基本力之一，弱力导致了放射性现象，也是太阳热核过程的基本之一。

新的阿特拉斯实验（ATLAS）结果是基于ATLAS在2015-2017年以13 TeV碰撞能量收集的数据。它提供了显著性为4个标准差的“三玻色子”事件证据，这一迹象不过是几十年来用弱玻色子进行测量的最新进展。W和Z玻色子是1983年在欧洲核子研究中心质子-反质子对撞机中发现的。

博科园-科学科普：1996年，在欧洲核子研究中心(CERN)的大型正负电子对撞机(LEP)上，首次观察到带有两个W玻色子的事件，不久之后发现了ZZ事件。十年后，费米实验室的Tevatron对撞机观测到了WW、WZ和ZZ事件。大型强子对撞机现在产生了大量的玻色子事件，可以进行精确的测量，利用粒子物理标准模型对罕见三玻色子的产生过程进行了预测。产生包括弱玻色子之间的相互作用，即所谓的三重和四次规玻色子耦合，这种耦合对未知粒子或力的可能贡献非常敏感。

数据与两种射流不变质量分布的期望进行了比较，信号(VVV，黄色)被缩放到测量值。图片：ATLAS Collaboration/CERN

由于弱玻色子不稳定，它们通过衰变成成对的轻子(包括不可见的中微子)或夸克(夸克形成粒子喷雾，称为“喷流”)，在探测器中被重建。阿特拉斯物理学家们结合了对不同衰变模式和不同类型三玻色子产生的搜索，包括带有三个W玻色子的事件(“WWW”)，以及带有一个W玻色子、一个Z玻色子和任意一种第三个玻色子的事件。后者称为“WVZ”事件，其中“V”是“W或z”的缩写。阿特拉斯物理学家用来搜索“WWW”事件的一种技术使用了计算出两个喷流的不变质量，并将其与W玻色子的质量进行了比较，这使他们能够确定喷流是否是W玻色子衰变的结果。

WWW和WVZ信道中的两种测量值(与标准模型预测标准一致)组合，最终处于不同轻子数的状态。图片：ATLAS Collaboration/CERN

这种技术已经被物理学家们使用了几十年(包括2012年希格斯玻色子的发现)。另一方面，WVZ分析使用机器学习技术来识别三玻色子事件。采用改进决策树(BDTs)的多变量算法，对数据中的哪些事件来自三玻色子产生，哪些事件来自其他标准模型过程进行了训练。通过考虑事件的各种特征（例如轻子的动量、总体动量失衡和喷流的数量）BDTs能够推断(比人类更有效)数据的来源。最终，BDTs确定了一些数据可能来自WVZ生产。总而言之，最终得到ATLAS测量结果与标准模型预测一致，从而为我们理解粒子物理学提供了又一块拼图。

博科园-科学科普｜研究/来自: ATLAS Experiment

参考期刊文献:《Nature Communications》

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