Фізикам вперше вдалося поспостерігати за народженням одночасно чотирьох топ-кварків на Великому адронному колайдері — найважчих частинок у Стандартній моделі. Про відкриття заявили фізики колаборацій CMS і ATLAS, про що коротко на своєму сайті повідомляє Європейська організація з ядерних досліджень (CERN).
Моделювання події народження чотирьох топ-кварків у протон-протонному зіткненні на ВАК. CERN
Що це за частинки?
Топ-кварк є найважчою елементарною частинкою Стандартної моделі — більш як в 170разів важчий за протон. Топ-кварки беруть участь у всіх типах фундаментальних взаємодій і тісно пов'язані з бозоном Гіггса. Тому фізикам цікаві рідкісні процеси, пов'язані з ними, що допоможуть краще зрозуміти механізми, в яких частинки задіяні. Зокрема до таких процесів належить одночасна поява чотирьох топ-кварків (дві пари кварк-антикварк).
Така подія передбачена Стандартною моделлю, але досі жодного разу не спостерігалася експериментально, адже за підрахунками, народження одразу чотирьох таких частинок відбуватиметься раз на 60-70 утворених пар топ-кварків. Виявити одразу чотири топ-кварки вдалося фізикам з колаборацій CMS і ATLAS, що працюють на Великому адронному колайдері.
Як побачили топ-кварки?
Фізики проаналізували дані другого сезону роботи ВАК у період з 2015 та 2018 років у пошуках сигнатур, які вкажуть на народження частинок. Вчені шукали події розпаду топ-кварка на два лептони з однаковим зарядом або на три лептони, з яких два матимуть однаковий заряд. На ці маркери припадає всього 13 відсотків розпадів чотирьох топ-кварків, однак виявляти їх простіше.
Результати обох колаборацій задовільняють вимогам точності: статистична значущість результатів ATLAS складає 6,1 сигми, а CMS — 5,5 сигми. Фізики планують продовжити дослідження, аби докладніше дослідити процес народження частинок та порівняти результати з передбаченнями Стандартної моделі.
Раніше ми розповідали про результати роботи колаборації LHCb, якій вдалося виявити на ВАК одразу три екзотичні частинки: дивний пентакварк та пару тетракварків.