最近，科学家首次观察到极其罕见的”三重玻色子相互作用“

• CMS实验记录的质子和质子的碰撞事件。

标准模型是目前最详尽的概述基本粒子相互作用的理论，它预测了所谓的三重玻色子相互作用的存在。

三重玻色子相互作用极其罕见，通常比希格斯玻色子事件罕见数百倍，因为通常每1000亿次质子碰撞才会发生一次。虽然标准模型预测了它们的存在，但物理学家迄今还无法通过实验观察到它们。

CMS合作组织，一个由来自世界各地众多物理研究所的研究人员组成的大型团队，最近首次观察到在质子碰撞中产生了三个大尺寸玻色子。他们发表在《物理评论快报》上的论文，提供了第一个实验证据，证明了三重玻色子相互作用的存在，为研究基本质量规范玻色子（即W±、Z和希格斯玻色子）之间的相互作用开辟了新的可能性。

西北大学的博士后研究助理、费米实验室大型强子对撞机物理中心的杰出研究员巴塔查里亚说：“三重玻色子相互作用的罕见性和新奇性是我们决定着手研究这些事件背后的主要指导力量。”

CMS实验是基于大型强子对撞机通用探测器的使用而进行的一项研究工作。在过去的几年里，巴塔查里亚和CMS合作小组的其他成员使用这个探测器来收集与粒子相互作用有关的数据，这可能有助于寻找暗物质，并促进新物理学的发现。

在他们最近的研究中，研究人员检查了一个在2016年至2018年期间使用该探测器编译的大型数据集，他们意识到，三重玻色子相互作用变得越来越容易获得，而且事件率大到足以从背景信号中辨别出来。因此，他们开始寻找三玻色子，并以5.7个标准差确定了三玻色子相互作用子的存在，这意味着观测背景波动的概率是100万分之一。

巴塔查里亚解释说：“虽然大多数的三重玻色子衰变模式都涉及强子喷流，但这是产生电子和介子（统称为轻子）的事件的子集，导致探测器中出现独特的特征。”CMS探测器是检测轻子最著名的仪器，我们利用这一特性从后台进程中分离出罕见的三重玻色子相互作用事件。

在质心能量为13 TeV的情况下，质子碰撞产生大型玻色子的可能性更大。利用最佳信号选择要求，研究人员能够从2016-2018年CMS数据集的背景信号中分离出罕见的三重玻色子作用过程。

质子-质子碰撞中产生的W±和Z玻色子的存在可以通过检测它们的衰变产物来推断。它们存在的最明显迹象之一是探测到高动量电子和介子。由于我们想要检测的过程涉及到三个巨大的规范玻色子，多个电子和介子应该在事件发生时出现，而在其他背景事件中，不会产生多个大规范玻色子，电子和介子的数量是很低的。因此，物理学家寻找多重电子和介子的质子碰撞事件，以观察背景事件中非常罕见的信号过程。

在他们分析的数据中，研究人员清楚地确定了在一次质子碰撞中产生的三个大质量玻色子。他们的发现是对粒子物理学领域的重大贡献，因为他们为研究大质量玻色子之间的相互作用引入了新的可能性。在未来，这项研究可能有助于提高目前对不同类型的大型玻色子的理解，包括最近发现的希格斯玻色子。

在一次大型强子对撞机中观测到三个重玻色子的产生是大型强子对撞机物理学的一个重要里程碑。这一发现揭示了规范玻色子之间的基本相互作用，并为了解标准模型的复杂细节打开了一扇新的窗户。

CMS合作小组现在计划进一步研究他们探测到的过程，同时扩大他们的分析范围，寻找W±和Z玻色子衰变成夸克和中微子的事件。这将允许他们进一步测试标准模型的有效性，并有可能揭示现有物理理论无法解释的新物理现象。