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用高中生都能懂的公式說明標準模型對W玻色子理論質量的預測

發布時間:2025-10-27閱讀(4)

標準模型被認為是我們對宇宙如何運作的最佳理解,并且迄今為止在做出預測方面一直非常準確,但問題在于費米實驗室的結果與標準模型不兼容。因此,為了理解這個重大的問題,讓我們更仔細地研究標準模型,特別是電弱理論,它是該模型的關鍵組成部分。

電弱理論指定了W和Z玻色子之間的關系,該理論并沒有準確說明這些粒子的質量應該是多少,但它給出了一種關系。這種關系如下圖所示,其中m_W是W玻色子的質量,而m_Z是Z玻色子的質量,θ稱為溫伯格角。這三個參數都是測量值,Z玻色子的質量和溫伯格角比W玻色子的質量更容易測量,因此科學家通常測量前兩個量,然后從中得出W玻色子的質量的預測值。

新結果的問題在于,它是一個非常精確的m_W測量值,與基于m_Z和cosθ測量值的結果不符。這提出了一個問題,因為它似乎違反了電弱理論的預測。電弱理論是標準模型的關鍵部分,而且到目前為止標準模型已經做出了許多準確預測,所以新的測量結果讓我們對標準模型產生了懷疑。

從我們目前已知的粒子來說,通過考慮這些校正,W玻色子和Z玻色子的質量之比非常符合我們剛才提到的公式。但如果還存在我們不知道的粒子,量子校正沒有考慮進去的,那么很明顯,W玻色子的理論預測值就會出現問題。

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