CMS合作组在一项新研究中报告了首次利用大型强子对撞机(LHC)产生的三个高能W或Z玻色子碰撞事件寻找新物理。这些"三玻色子"事件即一次质子-质子碰撞中产生三个玻色子,极为罕见,CMS合作组于2020年首次观测到此类事件。

W和Z玻色子是不稳定粒子,衰变为轻子或夸克后产生一系列可被CMS探测器探测到的末态粒子,具有高度特征性和显著的探测器信号。该研究在十种不同末态中寻找新物理迹象,末态大致根据轻子和喷注数量分类。每种末态均采用对新物理效应敏感的判别变量,该变量通常与事件总能量相关,新物理效应预计会在其高能"尾部"表现为偏差。在涉及τ轻子的末态中,研究使用了提升决策树(BDT)机器学习算法区分信号与背景过程。
研究结果在有效场论(EFT)框架下进行解释,报告了32种不同新物理情景下相互作用强度的限制,极大扩展了以往涉及三玻色子过程的研究范围。数据产额与标准模型预期相符,共有52个事件位于包含能量最高事件的区间内,这些事件虽符合标准模型预期,但因探测了相空间极端区域而尤为引人关注。
领导该分析的洪堡研究员萨普塔帕纳·巴塔查里亚表示,这项分析覆盖面广,对所有影响三玻色子产生的有效场论系数都设定了界限,是前所未有的。她指出,研究三玻色子这类极其罕见的粒子,正是为了通过尚未发现的重粒子现象的微妙特征,揭示新物理学的蛛丝马迹。