ATLAS测得迄今最精确希格斯玻色子质量

ATLAS测得迄今最精确希格斯玻色子质量CERN于2012年7月正式宣布在大型强子对撞机（LHC）上发现了希格斯玻色子，这是粒子物理学标准模型的“最后一块拼图”。而希格斯玻色子的质量不由标准模型预测，必须通过实验测量来确定，其值决定了希格斯玻色子与其他基本粒子以及自身相互作用的强度。对这一基本参数开展精确测定，使物理学家能对希格斯玻色子性质的测量与标准模型的预测进行对比。如果预测出现偏差，可能预示新粒子的存在。在最新研究中，ATLAS团队基于该粒子衰变为两个高能光子（双光子通道），对运行期间收集到的所有数据集分析后得出希格斯玻色子的质量为125.22吉电子伏特（GeV，1吉电子伏特等于10亿电子伏特），不确定度为0.14GeV，精度为0.11%，这是迄今通过单衰变通道获得的最精确的希格斯玻色子质量。他们将这一结果与此前开展的基于该粒子衰变为四个轻子（四轻子通道）进行分析获得的质量相结合，获得希格斯玻色子质量为125.11GeV，不确定度为0.11GeV，精度为0.09%，这是迄今对这一基本参数最精确的测量。ATLAS合作组发言人安德烈亚斯·霍费尔表示，强大的重建算法与精确的校准相结合是精确测量的决定性因素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372981.htm

迄今最精确测量证实电子“非常圆”

迄今最精确测量证实电子“非常圆”在宇宙诞生的最初时刻，无数的质子、中子和电子与它们的反物质对应物一起形成。随着宇宙的膨胀和冷却，几乎所有这些物质和反物质粒子都会相遇并相互湮灭，只留下光子。如果宇宙是完全对称的，物质和反物质的数量相等，那么故事就结束了，而人类永远不会存在。但一定有一种不平衡，即一些剩余的质子、中子和电子，形成了原子、分子、恒星、行星、星系，最终出现了人类。那么宇宙为什么会有这种不对称性？为了帮助解释这种现象，寻找不对称的迹象，科学家一直在研究电子等基本粒子。寻找不对称性证据的一个目标是电子的电偶极矩（eEDM)。电子是由负电荷组成的，eEDM表明了电荷在电子北极和南极之间分布的均匀程度。测量到任何高于零的eEDM都将证实存在不对称性——电子更多地呈蛋形而不是圆形。但没有人知道这种偏差到底有多小。此次，研究团队创下了精确测量eEDM的纪录，比之前的测量结果精确度提高了2.4倍。这有多精确？研究人员解释说，如果电子的大小与地球一样大，他们的测量会发现比原子半径还要小的不对称性。为了测量粒子的形状，研究人员观察了电子是否在电场中旋转。如果电子不是圆形的，而是略呈蛋形的，电场就会对它们施加扭矩，就像重力把竖起的鸡蛋弄倒一样。为了观察这种扭矩，他们观察了带电的氟化镓分子能级的变化。电子的任何扭矩都会给分子带来不同的能级，这取决于“蛋形电子”相对于电场的方向。然而，研究人员发现，分子的能级没有差异，这证实了电子确实非常圆。理论物理学家认为，某些亚原子粒子的存在可能会使平衡向物质倾斜。如果这些粒子存在，它们也会在电子周围短暂地出现和消失，从而使电子变成椭圆形。虽然目前的测量尚未发现存在不对称性电子的证据，但该结果有助于科学家继续寻找早期宇宙不对称性的答案。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370007.htm

希格斯玻色子揭开了新的秘密：大型强子对撞机检测到罕见的衰变现象

希格斯玻色子揭开了新的秘密：大型强子对撞机检测到罕见的衰变现象2012年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上发现希格斯玻色子，标志着粒子物理学的一个重要里程碑。从那时起，ATLAS和CMS合作机构一直在努力研究这一独特粒子的特性，并寻找确定其产生和衰变为其他粒子的不同方式。在上周举行的大型强子对撞机物理学（LHCP）会议上，ATLAS和CMS报告了他们如何联手找到希格斯玻色子衰变为Z玻色子（弱力的电中性载体）和光子（电磁力的载体）这一罕见过程的第一个证据。这种希格斯玻色子的衰变可以为超出粒子物理学标准模型预测的粒子的存在提供间接证据。希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的过程与衰变为两个光子的过程相似。在这些过程中，希格斯玻色子并不直接衰变成这些粒子对。相反，这些衰变是通过"虚拟"粒子的中间"循环"进行的，这些粒子突然出现又突然消失，无法直接探测到。这些虚拟粒子可能包括新的、尚未发现的、与希格斯玻色子相互作用的粒子。来自ATLAS（左）和CMS（右）的希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的候选事件，其中Z玻色子衰变为一对μ子。资料来源：欧洲核子研究中心标准模型预测，如果希格斯玻色子的质量约为1250亿电子伏特，大约0.15%的希格斯玻色子将衰变为Z玻色子和光子。但是一些扩展了标准模型的理论预测了一个不同的衰变率。因此，测量衰变率为标准模型之外的物理学和希格斯玻色子的性质提供了宝贵的见解。以前，利用来自LHC的质子-质子对撞的数据，ATLAS和CMS独立地对希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子进行了广泛的搜索。两次搜索都使用了类似的策略，通过Z玻色子衰变为成对的电子或μ介子--更重的电子--来确定Z玻色子。这些Z玻色子的衰变发生在大约6.6%的情况下。在这些搜索中，与这种希格斯玻色子衰变相关的碰撞事件（信号）将被识别为一个狭窄的峰值，在衰变产物的综合质量分布中，在一个平滑的事件背景上。为了提高对该衰变的敏感性，ATLAS和CMS利用希格斯玻色子产生的最常见模式，并根据这些生产过程的特点对事件进行分类。他们还使用先进的机器学习技术来进一步区分信号和背景事件。在一项新的研究中，ATLAS和CMS现在已经联合起来，最大限度地提高了他们的搜索结果。通过结合两个实验在LHC第二次运行期间（发生在2015年至2018年）收集的数据集，这两个合作机构大大提高了其搜索的统计精度和范围。这一合作努力带来了希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的第一个证据。该结果的统计学意义为3.4个标准差，低于声称观察到的5个标准差的常规要求。测量的信号率比标准模型的预测值高出1.9个标准差。"每个粒子都与希格斯玻色子有特殊的关系，这使得搜索罕见的希格斯衰变成为一个高度优先事项，"ATLAS物理学协调员帕梅拉-法拉利说。"通过对ATLAS和CMS的单个结果的精心组合，我们朝着解开希格斯玻色子的又一个谜团迈出了一步。""新粒子的存在可能对罕见的希格斯衰变模式产生非常重大的影响，"CMS物理学协调员弗洛伦西亚-卡内利说。"这项研究是对标准模型的一个强有力的测试。随着正在进行的大型强子对撞机的第三次运行和未来的高亮度大型强子对撞机，我们将能够提高这一测试的精度，并探测更罕见的希格斯衰变。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362157.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362157.htm

科学家完成迄今为止对电子永久电偶极矩的最精确测量

科学家完成迄今为止对电子永久电偶极矩的最精确测量一项新的研究提供了迄今为止对电子永久电偶极矩的最精确测量，为了解宇宙中物质与反物质之间的不平衡提供了重要依据。这项研究利用分子离子中的电子，将之前的最佳测量结果提高了约2.4倍，有助于完善或扩展粒子物理学的标准模型。粒子物理学标准模型（SM）预言了这种对称性的轻微破坏，但不足以解释实际观测到的不平衡。为了解决这一差异，人们对标准模型提出了许多扩展方案。为了测试这种模型扩展，测量电子电偶极矩（eEDM）--一种对称性破缺的测量方法--的桌面实验非常有前途。在这里，为了以极高的精度测量电子偶极矩，TanyaRoussy等人使用了一种强大的方法：将电子束缚在分子离子内部，置于巨大的分子内电场中。范明宇和安德鲁-贾伊奇在一篇相关的《视角》文章中写道："鲁西等人花了大量精力仔细研究他们的实验仪器和测量技术，以便能够详细了解系统不确定性，确保不会错误地引入虚假信号。"他们的结果比之前的eEDM尺寸最佳上限提高了约2.4倍。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382803.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382803.htm

《Nature》报道北大物理新成果：首次观测到三玻色子联合产生

《Nature》报道北大物理新成果：首次观测到三玻色子联合产生相关成果发表于《物理评论快报》，并被选为编辑推荐论文。首次观测到三玻色子联合产生先简单了解一下，此次成果发现的主角——三种基本粒子。两种电荷相反的粒子W玻色子W+和W-，以及一种光子γ。我们知道，宇宙中有四大基本相互作用：引力作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。每种相互作用都是由某一种媒介粒子传递的，它们被称为玻色子。在标准模型里，无质量的光子（γ）传播长程的电磁相互作用。而W玻色子是一种负责传递弱相互作用的基本粒子。此前曾被发现并证明，W玻色子是参与核聚变的重要粒子。但W玻色子的质量很重，约是质子的85倍，实验中通常很难被发现。只有通过大型强子对撞机LHC这样的高能量装置才有可能“撞”出1个。而要找到像W+W-γ这种形态，更是难上加难。研究团队在LHC上使用紧凑缪子线圈（CMS）探测器筛选和分析了2016年至2018年期间数十亿次13TeV质子-质子对撞数据，以超过5倍标准偏差的统计置信度，首次观测到了双W玻色子与光子（WWγ）这一新型的三玻色子联合产生过程。研究团队进一步向《中国科学报》解释，5.6倍标准偏差是与假设不存在三玻色子过程的情况（即空假设）相比，这也意味着数据支持三玻色子过程的存在。他们进而对希格斯与轻夸克的耦合给出了一批较强的限制性结果。北大物理李强团队据北大物理学院技术物理系官网介绍，此项成果是由李强课题组在CMS国际合作组提出并领导。北京大学物理学院2017级博士研究生安莹（现为德国电子同步加速器中心DESY博士后）担当分析负责人。一直以来，精确测量多玻色子特别是三玻色子联合产生过程，是目前高能对撞机物理领域前沿热点之一，可用于探测非阿贝尔相互作用以及检验标准模型。李强团队自2010年以来，就致力于高能对撞机上的多玻色子物理研究。2022年，他们全球首次实现了三W玻色子共振态的寻找、并开发了3夸克和4夸克特征喷注的鉴别及校准技术。此项研究开拓了新物理寻找的新航线。李强向《中国科学报》表示，高能物理确实处在比较艰难的时期。在人迹罕至的地方探险，虽然有着未知和挑战，但也有着新发现的可能性。参考链接：[1]https://ppnp.pku.edu.cn/info/1020/2145.htm[2]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/519806.shtm...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425377.htm

地平线上的乌云 - 迄今为止对黑碳污染物最精确的测量结果

地平线上的乌云-迄今为止对黑碳污染物最精确的测量结果因此，了解黑碳如何与太阳光互动是至关重要的。在一个重要的发展中，研究人员最近实现了对黑碳折射率的最精确测量，这可能影响气候模型。导致气候变化的因素很多，其中一些因素如化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放、水泥生产产生的二氧化硫以及畜牧业产生的甲烷排放更为人所知。然而，黑碳气溶胶，也是燃烧的副产品，虽然不常被讨论，但具有重要意义。本质上黑碳是一种烟尘，擅长吸收阳光和储存热量，从而导致大气变暖。同时，鉴于深色在反射光线和热量方面的效果较差，当黑碳覆盖在包括雪在内的较轻的表面时，它减少了这些表面将热量反射到空间的潜力。东京大学地球和行星科学系的NobuhiroMoteki助理教授说："了解黑碳和阳光之间的互动在气候研究中具有根本的重要性。在这方面，黑碳最关键的属性是它的折射率，基本上是它如何重定向和分散进入的光线。然而，现有的对黑碳折射率的测量是不准确的。我和我的团队进行了详细的实验来改善这个问题。通过我们改进的测量，我们现在估计，目前的气候模型可能低估了黑碳对太阳辐射的吸收，低估幅度达16%。"由安装在研究船ShinseiMaru上的气溶胶-冲击器采样器收集的环境气溶胶的透射电子显微镜图像。红色箭头表示单个黑碳聚集体，其中大部分与硫酸盐（绿色箭头）和/或有机物质（浅蓝色箭头）混合。以前对黑碳光学特性的测量往往受到一些因素的干扰，如缺乏纯样品，或难以测量光与不同复杂形状的颗粒之间的相互作用。Moteki和他的团队通过在水中捕捉黑碳颗粒，然后用硫酸盐或其他水溶性化学品将其隔离，改善了这种情况。通过隔离这些颗粒，研究小组能够更好地对它们进行照射，并分析它们的散射方式，这为研究人员提供了计算折射率值的数据。Moteki说："我们测量了从分离在水中的黑碳样品中散射的光的振幅，或强度，以及相位，或阶梯。这使我们能够计算出所谓的黑碳的复合折射率。复杂是因为它不是一个单一的数字，而是一个包含两部分的数值，其中一部分是'虚数'（与吸收有关），尽管它的影响非常、非常真实。这种带有虚数成分的复数实际上在光学科学领域和其他领域非常常见。"由于对黑碳的新光学测量意味着目前的气候模型低估了它对大气变暖的贡献，该团队希望其他气候研究人员和决策者能够利用他们的发现。该团队开发的确定颗粒的复杂折射率的方法可以应用于黑碳以外的材料。这样就可以对大气、海洋或冰芯中的未知颗粒进行光学识别，并对粉末状材料的光学特性进行评估，而不仅仅是与正在进行的气候变化问题有关的材料。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359433.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359433.htm