Neue Messung des W-Bosons bestätigt wichtige Theorie der Physik

Die vorläufigen Ergebnisse der Messung bestätigen das Standardmodell der Teilchenphysik, wie das Cern am Donnerstag mitteilte. Eine Messung im Jahr 2022 hatte Zweifel daran aufkommen lassen. Das W-Boson war darin schwerer, als es sein sollte. Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die Grundbausteine der Materie und die fundamentalen Kräfte, die zwischen ihnen wirken.

Die Theorie gilt als eine der wichtigsten Errungenschaften der modernen Physik. Die Forscher des Cern bei Genf, die diese Entdeckung ermöglichten, erhielten dafür 1984 den Nobelpreis für Physik.

Kennt man die Masse des Higgs-Teilchens und der Top-Quarks, so kann man mit dem Standardmodell die Masse des so genannten W-Bosons bestimmen. Theoretisch müsste das Teilchen 803054 Millionen Elektronenvolt (MeV) wiegen, mit einer Unsicherheit von 7 MeV. Jede Abweichung der gemessenen Masse von der Vorhersage des Standardmodells wäre ein Hinweis auf neue physikalische Phänomene.

Nachdem das W-Boson bei der Messung im Jahr 2022 mehr Gewicht auf die Waage brachte, als es sollte, führten die Physikerinnen und Physiker nun erneut Messungen durch. Diese sind laut Cern um 16 Prozent genauer als die vorherige Messung. Das W-Boson wiegt demnach 80360 MeV, mit einer Unsicherheit von 16 MeV. Dies entspricht dem Standardmodell.

Die neue Messung wurde durch eine neue Analyse einer Probe von 14 Millionen W-Bosonen-Kandidaten erzielt, die bei Proton-Proton-Kollisionen im Large Hadron Collider (LHC), dem grossen Teilchenbeschleuniger des Cern, erzeugt wurden.

Die Messung der W-Masse ist laut Cern eine der anspruchsvollsten Präzisionsmessungen. Sie erfordert eine extrem genaue Kalibrierung der gemessenen Teilchenenergien und -impulse sowie eine sorgfältige Abschätzung und ausgezeichnete Kontrolle der Modellunsicherheiten.