歐洲核子研究中心的阿特拉斯實驗剛剛公布了在大型強子對撞機(LHC)質(zhì)子-質(zhì)子碰撞中同時產(chǎn)生三個W或Z玻色子的證據(jù)。W玻色子和Z玻色子是弱力中的介粒子，弱力是已知四種基本力之一，弱力導致了放射性現(xiàn)象，也是太陽熱核過程的基本之一。

新的阿特拉斯實驗（ATLAS）結果是基于ATLAS在2015-2017年以13 TeV碰撞能量收集的數(shù)據(jù)。它提供了顯著性為4個標準差的“三玻色子”事件證據(jù)，這一跡象不過是幾十年來用弱玻色子進行測量的最新進展。W和Z玻色子是1983年在歐洲核子研究中心質(zhì)子-反質(zhì)子對撞機中發(fā)現(xiàn)的。

博科園-科學科普：1996年，在歐洲核子研究中心(CERN)的大型正負電子對撞機(LEP)上，首次觀察到帶有兩個W玻色子的事件，不久之后發(fā)現(xiàn)了ZZ事件。十年后，費米實驗室的Tevatron對撞機觀測到了WW、WZ和ZZ事件。大型強子對撞機現(xiàn)在產(chǎn)生了大量的玻色子事件，可以進行精確的測量，利用粒子物理標準模型對罕見三玻色子的產(chǎn)生過程進行了預測。產(chǎn)生包括弱玻色子之間的相互作用，即所謂的三重和四次規(guī)玻色子耦合，這種耦合對未知粒子或力的可能貢獻非常敏感。

由于弱玻色子不穩(wěn)定，它們通過衰變成成對的輕子(包括不可見的中微子)或夸克(夸克形成粒子噴霧，稱為“噴流”)，在探測器中被重建。阿特拉斯物理學家們結合了對不同衰變模式和不同類型三玻色子產(chǎn)生的搜索，包括帶有三個W玻色子的事件(“WWW”)，以及帶有一個W玻色子、一個Z玻色子和任意一種第三個玻色子的事件。后者稱為“WVZ”事件，其中“V”是“W或z”的縮寫。阿特拉斯物理學家用來搜索“WWW”事件的一種技術使用了計算出兩個噴流的不變質(zhì)量，并將其與W玻色子的質(zhì)量進行了比較，這使他們能夠確定噴流是否是W玻色子衰變的結果。

這種技術已經(jīng)被物理學家們使用了幾十年(包括2012年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn))。另一方面，WVZ分析使用機器學習技術來識別三玻色子事件。采用改進決策樹(BDTs)的多變量算法，對數(shù)據(jù)中的哪些事件來自三玻色子產(chǎn)生，哪些事件來自其他標準模型過程進行了訓練。通過考慮事件的各種特征（例如輕子的動量、總體動量失衡和噴流的數(shù)量）BDTs能夠推斷(比人類更有效)數(shù)據(jù)的來源。最終，BDTs確定了一些數(shù)據(jù)可能來自WVZ生產(chǎn)?？偠灾?，最終得到ATLAS測量結果與標準模型預測一致，從而為我們理解粒子物理學提供了又一塊拼圖。

博科園-科學科普｜研究/來自:?ATLAS Experiment

參考期刊文獻:《Nature Communications》

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