Учените от Фермилаб са наблюдавали сблъсъци на частици, които произвеждат единични топ кварки, находка от 1 на 20 милиарда. Това взаимодействие води до производството на двойки топ кварки. Производството на единични върхови кварки включва слабата ядрена сила и е по-трудно да се идентифицира експериментално. Това наблюдение се случи почти 14 години до деня на откриването на най-добрите кварки през 1995 година.
Теватронът на Фермилаб, разположен близо до Чикаго, щата Илинойс в момента е най-мощният ускорител за експлоатационни частици в света и откритието е направено от учени, работещи заедно върху сътрудничеството. Според учените намирането на единични топ кварки има значение за продължаващото търсене на частицата Хигс.
„Наблюдението на производството на единствените най-добри кварки е важен етап от програмата на Теватрон“, каза д-р Денис Ковар, асоцииран директор на Службата за наука за физика на висока енергия в американския департамент по енергетика. "Освен това високочувствителният и успешен анализ е важна стъпка в търсенето на Хигс."
Търсенето на единична горна продукция прави лесно намирането на игла в сено. Само един на всеки 20 милиарда сблъсъци с протон-антипротон произвежда един-единствен топ кварк. Още по-лошото е, че сигналът за тези редки събития лесно се имитира от други „фонови“ процеси, които протичат с много по-висока скорост.
Откриването на производството на единствен топ кварк представлява предизвикателства, подобни на търсенето на бозон на Хигс, при необходимостта да се извлече изключително малък сигнал от много голям фон. Разширените техники за анализ, въведени за единственото най-високо откритие, вече се използват за търсене на бозон на Хигс. В допълнение, единичният връх и сигналите на Хигс имат общ фон, а самият единичен връх е фон за частицата на Хигс.
За да направят откритието на един връх, физиците на CDF и DZero колаборациите прекараха години в съчетаване независимо чрез резултатите от протони-антипротонни сблъсъци, записани съответно от техните експерименти.
CDF е международен експеримент на 635 физици от 63 институции в 15 страни. DZero е международен експеримент, проведен от 600 физици от 90 институции в 18 държави.
Всеки екип идентифицира няколко хиляди събития на сблъсък, които изглеждат по начина, по който експериментаторите очакват да се появят единични топ събития. Сложният статистически анализ и подробното моделиране на фона показаха, че няколкостотин сблъсъци произведоха истинското нещо. На 4 март двата отбора представиха своите независими резултати в писма за физически преглед.
Двете сътрудничества по-рано бяха отчели предварителни резултати при търсенето на единния връх. Оттогава експериментаторите повече от удвоиха количеството на анализираните данни и изостриха техники за подбор и анализ, правейки откриването възможно. За всеки експеримент вероятността фоновите събития да са фалшифицирали сигнала е само една на близо четири милиона, което позволява и на двете колаборации да претендират за добросъвестно откритие, което проправя пътя към повече открития.
„Радвам се, че CDF и DZero постигнаха тази цел“, каза директорът на Фермилаб Пиер Оддон. „Двете сътрудничества търсят този рядък процес през последните петнадесет години, започвайки преди откриването на върховия кварк през 1995 г. Разследването на тези субатомни процеси по-подробно може да отвори прозорец към физическите явления извън стандартния модел.“
Източник: Фермилаб
