Физики обслуживающие детекторы Большого адронного коллайдера ATLAS и CMS сообщили об одновременном наблюдении сразу четырех истинных кварков: две частицы и две античастицы — на основе данных, собранных за второй сезон. Статистическая значимость открытия у обеих групп превысила пять стандартных отклонений. Об этом ученые рассказали на 57-й конференции Rencontres de Moriond, а также в пресс-релизах, выпущенных ATLAS и CMS.
Поправка
В первом варианте новости мы написали, что физики обнаружили полностью истинный тетракварк. На самом деле такие выводы делать рано, поскольку такие кварки обычно не успевают сформировать адроны. Приносим извинения читателям.
Тетракварком называют связанное состояние двух кварков и двух антикварков. Физики заняты поиском этих адронов последние 20 лет, но в последнюю декаду количество сообщений о достоверном наблюдении тетракварков растет. Поскольку четыре кварка могут образовывать гораздо больше комбинаций, чем два или три, среди тетракварков встречаются довольно необычные экземпляры. Например, мы рассказывали об обнаружении тетракварка сразу с четырьмя разными ароматами, а также дважды и полностью очарованного тетракварка. Подробнее об этих замечательных частицах читайте в материале «Тетракварки — это Дикий Запад».
Существуют ли тетракварки, содержащие сразу четыре истинных или топ-кварка — пока не ясно. Дело в том, что время жизни t-кварка меньше, чем время, необходимое ему для адронизации. Тем не менее, физики активно ищут свидетельства того, что сразу четыре такие частицы могут появиться одновременно, поскольку топ-кварк — самый тяжелый из шестерки, а значит сильнее остальных связан с хиггсовским бозоном. Полная масса четверки таких частиц чуть меньше 700 гигаэлектронвольт.
На днях физики из коллаборации ATLAS, объединившись с коллегами из CMS, доложили об одновременном наблюдении сразу двух пар истинных кварков. Частицы были обнаружены по результатам обработки данных, собранных за второй сезон работы Большого адронного коллайдера. Традиционно это делается с помощью поиска определенных наборов конечных частиц, на которые в несколько этапов распадается искомая частица. Обнаружение даже одного топ-кварка — это нетривиальная задача. Каждый из них распадается на боттом-кварк и W-бозон, последний может распасться либо на заряженный лептон и нейтрино, либо на пару кварк-антикварк. В случае четверки топ-кварков в конечном состоянии может встречаться до четырех заряженных лептонов и до 12 адронных струй.
Вручную такую задачу не решить, поэтому физики с БАКа использовали алгоритмы машинного обучения. Обе группы сконцентрировались на событиях, содержащих два и более заряженных лептона. В результате команда с ATLAS увидела частицы со статистической значимостью 6,1 сигм, а CMS — 5,5 сигм. Ученые рассчитывают продолжить исследование на данных, которые Коллайдер соберет в ходе третьего сезона работы.
Недавно мы рассказывали, как физики из CMS уточнили массу топ-кварка, а их коллеги из LHCb открыли пентакварк и два тетракварка одновременно.