2022年4月,美国费米加速实验室公布了2001年到2011年十年间对W玻色子的测量数据。发现w玻色子比标准模型预言的质量,超重了将近0.1%。
这0.1%的差距说严重一点,可能会导致整个粒子物理学坍塌!
美国费米实验室测量w玻色子的最新质量为80.4335Gev,正负误差0.0094Gev
而标准模型预言的W玻色子的质量是80.357Gev,正负误差0.006Gev。
理论预测和实验测量的W玻色子相差只有不到0.1%,为什么会引起物理学如此大的轰动?在粒子物理中,sigma是预言新粒子存在与否的金标准。
如果实验数据和理论预测相差超过5sigma,这就意味着,可能存在一种未知的粒子。
而此次费米实验室测量的w玻色子的质量和标准模型预言的质量相差为7sigma,这就意味着可能存在一种新的未知粒子夹杂在测量过程中。
相差7sigma意味着什么?在实验物理中,测量粒子的质量肯定存在误差,只有大量重复的测量,才能获得更多的数据,数据就越精确。
比如扔硬币,扔100次硬币,可能有48次正面朝上。再扔100次硬币,可能49次正面朝上。
不断重复实验,会发现每扔一百次硬币,大部分结果都是接近正反面各50次朝上的情况。
几乎很少出现20次正面朝上的情况。如果将扔硬币的情况列成正态分布图,会发现最顶端代表的是正反各50次的情况。
比如,47次正面朝上和50次正面朝上的偏差是3,而标准偏差就是所有偏差值平方的平均数的平方根。一个标准偏差就是一个sigma。
在测量粒子的物理量时,偏差值是1sigma意味着,测量三次数据,只有一次和理论预测不符,概率是33%。
2sigma意味着测量22次数据,只有一次和理论预测不符,概率为4.5%,
3sigma意味着测量370次数据,只有一次与理论预测不符,概率为0.27%。
5sigma意味着测量1744278次数据,只有一次和理论不符,概率为0.00000057%
5sigma在粒子物理中是黄金标准,任何超过5sigma的数据都被视为有可能的新发现。
而此次W玻色子和理论预测相差7sigma,意味着发生概率只有万亿分之一。