На Большом адронном коллайдере физики разгоняют протоны почти до скорости света и сталкивают их. Обычно в таких столкновениях участвуют сами протоны, но иногда они пролетают рядом, не задевая друг друга, а взаимодействуют их электрические поля. Эти поля можно представить как облака из фотонов — частиц света, которые окружают каждый протон. Когда два таких фотона сталкиваются, они могут породить пару W-бозонов — частиц, которые отвечают за слабое взаимодействие, управляющее распадами атомных ядер.

В новом анализе учёные из коллаборации CMS отобрали события, где после столкновения остаются только электрон и мюон — следы распада W-бозонов, а вокруг точки их рождения нет других частиц. Такой «чистый» след указывает, что W-бозоны родились именно от слияния фотонов, а не от прямого удара протонов. Всего набралось достаточно событий, чтобы надёжно измерить вероятность этого процесса.

Измеренное сечение рождения W-пар совпало с предсказаниями Стандартной модели — теории, описывающей все известные частицы и силы, кроме гравитации. Это согласие позволило физикам установить жёсткие пределы на существование новых взаимодействий, которые могли бы проявиться в таких процессах. Если бы природа отклонялась от Стандартной модели, это проявилось бы в изменении вероятности рождения W-бозонов.

Теперь учёные получили ещё один инструмент для проверки фундаментальных законов. Измерение фотонного слияния W-бозонов — как точная линейка, которой проверяют, не искривлено ли пространство известной физики. И пока линейка показывает: всё ровно.