Trong một thành tựu đột phá, các nhà khoa học tại thí nghiệm Large Hadron Collider beauty (LHCb) đã đo khối lượng của boson Z với độ chính xác chưa từng có. Thành tích đáng chú ý này, được công bố gần đây, không chỉ xác nhận các dự đoán hàng thập kỷ trước với độ chính xác đáng kinh ngạc mà còn làm nổi bật khả năng ngày càng tăng của LHCb trong việc cung cấp kết quả có độ chính xác cao trong một môi trường thử nghiệm đầy thử thách.
Boson Z, một hạt cơ bản, là một trong những hạt sơ cấp nặng nhất được biết đến. Sự tồn tại của nó, được phát hiện vào những năm 1980, đã giúp xác nhận Mô hình Chuẩn của vật lý hạt. Boson Z đóng vai trò là chất trung gian của lực hạt nhân yếu, đóng một vai trò quan trọng trong các quá trình hạ nguyên tử. Các phép đo chính xác về khối lượng của nó là rất quan trọng để thăm dò Mô hình Chuẩn và khám phá vật lý mới tiềm năng.
Thí nghiệm LHCb đã ghi lại 174.000 phân rã boson Z thành các cặp muon để đạt được phép đo khối lượng 91.184,2 MeV với độ không đảm bảo thấp ấn tượng là 9,5 MeV. Mức độ chính xác này, trong vòng 0,01%, phù hợp với các dự đoán lý thuyết và phù hợp với các kết quả trước đây từ các thí nghiệm trước đó. Thiết kế máy quang phổ phía trước độc đáo của LHCb, được tối ưu hóa để thu giữ các hạt bị bắn theo một hướng, đã chứng minh tính linh hoạt của nó.
Phát ngôn viên của LHCb, Vincenzo Vagnoni, tuyên bố: "LHC có độ sáng cao có khả năng thách thức độ chính xác của phép đo khối lượng boson Z từ LEP - điều dường như không thể tưởng tượng được vào thời điểm bắt đầu chương trình LHC." Thành công này mở đường cho các phân tích chính xác hơn nữa tại LHC có độ sáng cao sắp tới. Nó cũng tạo ra một tiền lệ mạnh mẽ cho các phép đo bổ sung từ các thí nghiệm khác, cho phép có độ không đảm bảo thấp hơn nữa.
Kết quả này đánh dấu một minh chứng mạnh mẽ về cách thiết kế máy dò sáng tạo và phân tích nghiêm ngặt có thể vượt qua ranh giới của vật lý đã biết. Khi cuộc tìm kiếm sự hiểu biết sâu sắc hơn của CERN tiếp tục, khám phá này thậm chí có thể gợi ý về các hiện tượng mới đang chờ được khám phá. Ý nghĩa của nghiên cứu này có thể dẫn đến sự hiểu biết sâu sắc hơn về vũ trụ và các thành phần cơ bản của nó.