На этой неделе коллаборация экспериментов на Большом адронном коллайдере ATLAS и CMS представила наблюдения очень редкого процесса: одновременное образование четырех топ-кварков.
Четыре топ-кварка наблюдались с использованием данных о столкновениях во время второго прогона Большого адронного коллайдера (БАК). Результаты обоих экспериментов соответствуют требуемой статистической значимости, чтобы считаться наблюдением.
ATLAS — один из четырех основных экспериментов на БАК в европейской организации ядерных исследований ЦЕРН, Женева. Эксперимент проводится на одноименном детекторе, предназначенном для исследования протон-протонных столкновений. CMS (Compact Muon Solenoid) — компактный мюонный соленоид — один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН.
Топ-кварк — самая тяжелая частица в Стандартной модели, а, значит, частица с самыми сильными связями с бозоном Хиггса. Это делает его идеальным для изучения новой физики.
Существует множество способов получения топ-кварка. Чаще всего они наблюдаются в парах кварков и антикварков, а иногда и сами по себе. Согласно теории Стандартной модели, четыре топ-кварка, состоящие из двух пар топ-кварк-антикварк, могут появляться одновременно.
Однако ученые прогнозируют, что скорость образования будет в 70 тысяч раз ниже, чем у пар топ-кварк-антикварк. Поэтому физики считают появление четырех топ-кварков настоящим прорывом. Доказательства этого явления ранее фиксировали ATLAS в 2020 и 2021 годах и CMS в 2022 году. Однако до сегодняшнего дня наблюдений не было.
Отображение событий рождения четырех топ-кварков от ATLAS (слева) и CMS (справа). Изображение: ЦЕРН
Известно, что рождение четырех высших кварков встречается редко. Каждый из них распадается на W-бозон и нижний кварк. Затем W-бозон может распасться либо на заряженный лептон и нейтрино, либо на пару кварк-антикварк. А, значит, что сигнатура событий с четырьмя топ-кварками может сильно варьироваться. Это затрудняет поиск.
ATLAS и CMS использовали новые методы машинного обучения для создания алгоритмов, которые выбирают события-кандидаты с четырьмя высшими кварками. И ATLAS, и CMS искали сигнатуры событий, содержащие два или более лептона. Первое прямое наблюдение образования четырех топ-кварков — новый шаг в изучении этой частицы. Оба эксперимента продолжат работу во время третьего запуска на БАК.
Читать далее:
Найден способ снизить сахар в крови без уколов инсулина
Ученые считают, что форма Вселенной не такая, как все думают