Wボソン質量の新しい値により、標準モデルを超える物理学の2022年のヒントが薄れる

フェルミ国立加速器研究所のCDF IIチームは、2022年の測定に向けて、10年間の記録データ（約400万件のWボソン候補事象）を精査し、質量を80.433GeV、±0.094と算出しました。これは、2012年にCDF IIが行ったWボソン質量の測定値（80.387GeV、±0.02）や、2018年にCERNのATLAS実験が行ったWボソン質量の測定値（80.370GeV、±0.019）など、これまでのWボソン質量の測定値と矛盾しています。

もしこれが正しいと判明すれば、この高い質量は、Wボソンに何らかの形で影響を与える、未発見の粒子の証拠となるでしょう。最も有力な候補は、標準模型における既存のすべての粒子に超対称性を持つ粒子が存在すると想定する超対称性理論（SUSY）によって予測されるエキゾチック粒子です。問題は、LHCを含め、これまでのどの粒子加速器も、データ中にSUSY粒子の存在を示す兆候をまだ発見していないことです。

2022年の測定は、これまでの最高値の約2倍の精度（117ppm）でしたが、未知の誤差が入り込む可能性も否定できませんでした。この発見をいずれにせよ裏付けるには、追加の独立した測定が必要であり、今回のATLASによる最新の測定は、Wボソンに関する標準モデルの予測を裏付ける証拠をさらに追加するものです。

ATLASチームは、2018年の測定結果の根拠となった2011年のWボソンのデータサンプルを本質的に再解析し、陽子の運動量が構成するクォークとグルーオンの間でどのように分配されるかをより正確に考慮した質量決定を行う改良されたデータフィッティング手法を用いた。また、チームはWボソン生成過程を検証するために、専用の陽子-陽子実験を実施し、そこにおけるシステム不確実性を低減した。

ATLAS実験は、Wボソンの質量を80360MeVと算出し、不確かさは16MeV（メガ電子ボルト）でした。これはATLAS実験の前回の結果より10MeV低く、精度は16%向上しています。しかし、これはまだ最終的な結論ではありません。この測定結果は厳密な検証を受け、他の物理実験でもそれぞれ精度向上のための測定が続けられるでしょう。また、Wボソンの質量をさらに正確に測定するのに適した、電子陽電子衝突型加速器の提案もいくつか検討されています。