Het ATLAS-experiment op CERN heeft een betere schatting gepresenteerd van de massa van een van de hoekstenen van het Standaardmodel. Het W-boson blijkt een fractie lichter dan gedacht.
Het ongeladen W-boson is een van de drie krachtdeeltjes die betrokken zijn bij de overdracht van de zwakke kernkracht volgens het Standaardmodel. Het deeltje werd dit jaar veertig jaar geleden gevonden op CERN, net als de nauw verwante geladen Z-bosonen. In de loop der jaren is de massa van deze bosonen steeds preciezer in kaart gebracht.
Op de Moriond winter-conferentie in Italie zijn deze week de uitkomsten gepresenteerd van een nieuwe massabepaling van het boson door ATLAS. Daarbij zijn bestaande meetgegevens gebruikt van botsingen in de LHC-versneller, maar in een nog zorgvuldiger analyse waarbij vooral systematische fouten zijn weggewerkt.
De uitkomst van de nieuwe meting is een fractie kleiner dan de waarde uit de laatste analyse van 2017. Officieel is de massa van het W-boson volgens ATLAS nu 80360 MeV, zo’n 10 MeV lager dan in 2017 uit de metingen bleek. De W is pakweg 80 keer zwaarder dan een proton.
Fysici zijn vooral opgetogen over de nieuwe foutmarge van 16 MeV op deze uitkomst, bijna 20 procent kleiner dan destijds. “Een enorme inspanning”, zegt physics coördinator bij ATLAS en Nikhef-onderzoeker Pamela Ferrari in een commentaar op de verbeteringen.
“Waanzinnig knap”, noemt ATLAS-fysicus Ivo van Vulpen van Nikhef de analyse. Nikhef is van oudsher partner in ATLAS, de grootste deeltjesdetector ter wereld, maar bij deze nieuwe analyse niet rechtstreeks betrokken geweest.
De heranalyse van de W-massa werd mede ingegeven door een meting van een ander experiment, de CDF-botser in Fermilab in de VS. Dat experiment publiceerde vorig jaar een W-massa die ver boven de in het Standaardmodel verwachte en eerder gemeten waarden lag. Daarover was veel discussie, maar ook de behoefte om andere resultaten opnieuw te bekijken.
De nieuwe bepaling van de W-massa is volledig in overeenstemming met het Standaardmodel.