“你可以做得快，电脑内存不足怎么解决可以做得便宜，也可以做得好。我们做得对。”这是费米实验室对撞机探测器(Collider Detector)的负责人戴维?托贝克(David Toback)在宣布一项长达10年的实验结果时的开场白，该实验测量了一种名为W玻色子的粒子的质量。

我是一名高能粒子物理学家，我是由数百名科学家组成的团队的一员，他们在伊利诺斯州的费米实验室建造并运行了对撞机探测器——被称为CDF。

经过数万亿次的碰撞和数年的数据收集和数据处理，CDF团队发现W玻色子的质量比预期略大。尽管差异很小，但在2022年4月7日发表在《科学》(Science)杂志上的一篇论文中描述的结果，已经让粒子物理学界兴奋起来。如果测量是正确的，这是另一个强烈的信号，表明宇宙如何运行的物理谜题中还存在缺失的部分。

粒子物理的标准模型是目前科学界对宇宙基本定律后宫动画片大全的最佳框架，它描述了三种基本力:电磁力、弱力和强力。

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强大的力把原子核聚集在一起。但有些原子核是不稳定的，会发生放射性衰变，通过发射粒子缓慢地释放能量。这个过程是由弱力驱动的，自20世纪初以来，物理学家一直在寻找原子衰变的原因和方式的解释。

根据标准模型，力是由粒子传递的。20世纪60年代，一系列理论和实验的突破提出弱力是由W和Z玻色子传播的。它还假设第三种粒子，希格斯玻色子，是赋予所有其他粒子——包括W和Z玻色子——质量的物质。

自从标准模型在20世纪60年代问世以来，科学家们一直在研究预测到的尚未发现的粒子，并测量它们的性质。1983年，瑞士日内瓦欧洲核子研究中心的两个实验捕获了W玻色子存在的第一个证据。它的质量大约相当于一个中等大小的原子，比如溴。

到了21世纪，标准模型只差一块就能完成并将一切联系起来:希格斯玻色子。我在三个连续的实验中帮助寻找希格斯玻色子，最终我们在2012年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中发现了它。

标准模型是完整的，我们所做的所有测量与预测完美地结合在一起。

测试标准模型很有趣——你只需要将粒子以很高的能量碰撞在一起。这些碰撞会短暂神兵小将百度百科地产生更重的粒子，然后衰变回更轻的粒子。物理学家们在费米实验室和欧洲核子研究中心等地方使用巨大且非常敏感的探测器来测量这些碰撞产生的粒子的性质和相互作用。

在CDF中，当一个质子和一个反质子碰撞时，每1000万次就会产生一个W玻色子。反质子是质子的反物质，质量完全相同，但电荷相反。质子是由更小的基本粒子夸克组成的，而反质子是由反夸克组成的。正是夸克和反夸克之间的碰撞创造了W玻色子。W玻色子衰减得如此之快，以至于不可能直接测量。因此，物理学家通过追踪它们衰变产生的能量来测量W玻色子的质量。

自科学家首次发现W玻色子存在的证据以来的40年里，连续的实验获得小仓鼠装死了对其质量更精确的测量。但是，只有在希格斯玻色子的测量之后——因为它给了所有其他粒子质量——研究人员才能将W玻色子的测量质量与标准模型预测的质量进行对比。直到现在，预测和实验总是一致的。松柏高立图 篆书四言联

费米实验室的CDF探测器在精确测量W玻色子方面非常出色。从2001年到2011年，加速器对质子和反质子进行了数万亿次碰撞，产生了数百万个W玻色子，并记录了每次碰撞尽可能多的数据。

2012年，费米实验室的团队使用了其中的一小部分数据，发布了初步结果。我们发现质量略有偏差，但接近预测。然后，该团队花了十年时间煞费苦心地分析了完整的数据集。这一过程包括多次内部交叉检查，并需要数年的计算机模拟。为了避免在分析中出现偏差，在完整的计算完成之前，没有人可以看到任何结果。

当物理世界最终在2022年4月7日看到结果时，我们都很惊讶。物理学家测量基本粒子质量的单位是数百万电子伏特(简称为MeV)。结果显示，W玻色子的质量比标准模型预测的高80,433 MeV - 70 MeV。这似乎有点多余，但测量结果精确到9兆电子伏以内。这一偏差几乎是误差范围的八倍。当我和我的同事看到结果时，我们的反应是北京市保洁公司“哇!”

太阳镜品牌W玻色子的测量质量与标准模型中预测的质量不匹配的事实可能意味着三件事。要么数学是错的，要么测量是错的，要么标准模型缺少了什么。

首先,数学。为了计算W玻色子的质量，物理学家使用希格斯玻色子的质量。CERN的实验已经允许物理学家测量希格斯玻色子的质量，误差不超过四分之一。此外，理论物理学家几十年来一直致力于W玻色子质量的计算。虽然数学很复杂，但预测是可靠的，不太可能改变。

下一种可能性是实验或分析中存在缺陷。世界各地的物理学家已经在重新审视这一结果，试图从中找出漏洞。此外，欧洲核子研究中心未来的实验可能最终会得到一个更精确的结果，来证实或驳斥费米实验室的质量。但在我看来，这个实验是目前可能的最好的测量方法。

那就剩下最后一个选项了:有无法解释的粒子或力导致W玻色子的质量向上移动。甚至在这项测量之前，一些理论家就提出了可能导致观测偏差的新粒子或力。在接下来的几个月和几年里，我预计会有大量的新论文试图解释令人困惑的W玻色子质量。

作为一名粒子物理学家，我可以自信地说，在标准模型之外，一定还有更多的物理学有待发现。如果这个新结果成立，它将是一系列发现中的最新一个，表明标准模型和现实世界的测量结果往往不太匹配。正是这些谜团给了物理学家新的线索和新的理由，让他们继续寻找对物质、能量、空间和时间的更全面的理解。

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