近日，欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）上的LHCb国际合作实验组，首次利用LHCb实验数据完成了对Z玻色子质量的精确测量，这是该物理观测量在LHC上的首次测量。相关研究成果以《Measurement of the Z-boson mass》为题发表于《物理评论快报》(PRL)，并被选为"编辑推荐（Editor's suggestion）"。我院LHCb团队在此项成果中作出了突出贡献。

Z玻色子是物质世界中传递弱相互作用的基本粒子之一，作为电中性的规范玻色子，它在粒子物理研究中占据核心地位。Z玻色子于1983年被实验发现，其存在为电弱统一理论提供了关键证据，相关科学家也因此荣获1984年诺贝尔物理学奖。对Z玻色子质量的精确测量具有重要的科学价值。Z玻色子质量是标准模型中最基本的参数之一，其测量精度直接影响到电弱精密检验的可靠性。同时，Z玻色子质量与希格斯玻色子质量、顶夸克质量等基本参数之间存在紧密关联，任何测量偏差都可能暗示着新物理的存在。

文章分析了LHC在2016年运行期间、对撞质心能量为13 TeV的质子-质子对撞数据，对应的积分亮度为1.7 fb⁻¹。通过分析Z玻色子衰变到缪子对的末态过程，并采用模板拟合法对缪子对的不变质量分布进行分析，实验团队得到了Z玻色子质量的精确测量值：m_Z = 91185.7 ± 8.3 (统计) ± 3.9 (系统) MeV。

该测量结果与过去其他实验的测量值以及基于全局电弱拟合的标准模型理论预言值高度一致，为在更高能量下检验标准模型提供了新的独立、精确的实验输入。本次测量结果的总不确定性主要由统计误差贡献，表明该测量具有显著的数据可扩展潜力。目前LHCb实验已记录的数据较本次分析样本高出约多一个数量级，而在 HL-LHC 阶段运行后，数据总量预计还将进一步增加约两个数量级。LHCb 未来有望在 Z 质量测量精度上超越 LEP 实验，取得世界最精确测量结果。

尹航教授和我校培养的徐梦琳博士在此项研究中发挥了主导作用，徐梦琳博士是该论文的通讯作者。徐梦琳现在于CERN从事博士后研究，其博士阶段在华中师范大学求学，师从尹航教授从事LHCb实验的电弱物理研究，为该研究的顺利开展奠定了坚实基础。

LHCb实验是CERN大型强子对撞机上的四大主要实验之一，其国际合作组由来自全球80多个研究所和大学的近1500名科研人员组成。华中师范大学于2013年在谢跃红教授的带领下加入LHCb国际合作组，是国内最早加入该合作组的高校之一。十余年来，我校团队深度参与了LHCb实验的多个前沿物理研究方向，在电荷-宇称对称性破坏、稀有衰变、电弱精确测量等领域持续产出具有国际影响力的研究成果，并培养了一批具备国际视野的高能物理青年人才。团队曾深度参与“双粲重子”的发现工作，该成果于2017年入选“中国科学十大进展”；并与国内合作单位共同主导了“重子CP破坏”的首例发现，为理解宇宙物质-反物质不对称之谜提供了关键实验证据。这些系统性成果标志着我校在高能物理前沿领域的研究能力持续提升，并在国际大科学合作中发挥着不可替代的作用。

相关链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/ydn7-qx1d

预印本文章链接：https://arxiv.org/abs/2505.15582