Το πείραμα ATLAS μελετά θραύσματα του κορυφαίου quark

[Giannis]

Τα κορυφαία κουάρκ στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) οι συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου παράγονται κυρίως σε ζεύγη, με ένα κορυφαίο κουάρκ και ένα κορυφαίο αντικουάρκ. Προκειμένου να μετρηθούν οι ρυθμοί παραγωγής των κορυφαίων ζευγών κουάρκ, το πείραμα ATLAS εξέτασε γεγονότα με ένα ηλεκτρόνιο, ένα μιόνιο και έναν ή δύο πίδακες που ήταν πιθανό να προέρχονται από κουάρκ κάτω. Συγκρίνοντας τον αριθμό των γεγονότων με έναν πίδακα κουάρκ βυθού με αυτά με δύο πίδακες κουάρκ βυθού, το ATLAS μπόρεσε να προσδιορίσει τόσο τον συνολικό ρυθμό παραγωγής όσο και την αποτελεσματικότητα της αναγνώρισης πίδακες με γεύση πυθμένα.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για τη διερεύνηση της κινηματικής των ηλεκτρονίων και των μιονίων που προέρχονται από διασπάσεις κορυφαίων κουάρκ. Το αποτέλεσμα φτάνει σε ένα άνευ προηγουμένου επίπεδο ακρίβειας, με συνολικές αβεβαιότητες που κυμαίνονται από 1 τοις εκατό έως 15 τοις εκατό, παρέχοντας νέες γνώσεις σχετικά με τη δυναμική της παραγωγής κορυφαίων κουάρκ και βελτιώνοντας τις γνώσεις μας για την κατανομή των γκλουονίων μέσα στο πρωτόνιο. Το αποτέλεσμα επέτρεψε επίσης στον ATLAS να κάνει έναν νέο ακριβή προσδιορισμό της μάζας του κορυφαίου κουάρκ .

Η μάζα του κορυφαίου κουάρκ είναι μια θεμελιώδης παράμετρος του Καθιερωμένου Μοντέλου, το οποίο προβλέπει με ακρίβεια τη σχέση μεταξύ των μαζών του κορυφαίου κουάρκ, των μποζονίων W και Higgs. Οποιεσδήποτε αποκλίσεις από αυτό το μοτίβο θα μπορούσαν να υπαινίσσονται νέα σωματίδια ή φαινόμενα. Το σχήμα 1 δείχνει τις τιμές της μάζας κορυφαίου κουάρκ (m t ) που προσδιορίζονται από πέντε από τους μετρούμενους ρυθμούς παραγωγής. Ένα από τα δυνατά σημεία αυτής της μέτρησης προέρχεται από τον συνδυασμό όλων των κινηματικών κατανομών, δίνοντας μια τιμή m t = 173,2 ± 1,6 GeV.

Η μέτρηση της μάζας του κορυφαίου κουάρκ είναι εξαιρετικά δύσκολη. Το κουάρκ κορυφής δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα. πρέπει να συναχθεί έμμεσα μέσω αποσυντιθέμενων σωματιδίων. Επιπλέον, οι μετρήσεις της μάζας των κορυφαίων κουάρκ επηρεάζονται πάντα από μια μη αναγώγιμη θεωρητική ασάφεια, καθώς τα κορυφαία κουάρκ είναι σωματίδια που υπόκεινται σε ισχυρή αλληλεπίδραση και δεν μπορούν να διασπαστούν μεμονωμένα χωρίς να αλληλεπιδράσουν με άλλα κουάρκ και γκλουόνια που παράγονται στο συμβάν.

Η χρήση της κινηματικής ηλεκτρονίων και μιονίων βοήθησε στη μείωση αυτών των αμφισημιών, και η νέα μέτρηση ATLAS της μάζας του κορυφαίου κουάρκ έχει μικρότερη θεωρητική ασάφεια από άλλες μετρήσεις που εξετάζουν πίδακες από κάτω και ελαφρύτερα κουάρκ. Αυτή η νέα μέτρηση είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση του κορυφαίου κουάρκ .