Вчені з Фермілаба спостерігали зіткнення частинок, що створюють поодинокі верхні кварки, знахідка 1 на 20 мільярдів. Ця взаємодія призводить до отримання пар топ-кварків. Виробництво одиночних верхніх кварків передбачає слабку ядерну силу і важче їх експериментально визначити. Це спостереження відбулося майже за 14 років до дня відкриття першокласних кварків у 1995 році.
Теватрон Фермілаба, розташований недалеко від Чикаго, штат Іллінойс - це найпотужніший у світі прискорювач операційних частинок, і це відкриття зробили вчені, які спільно працювали над співпрацею. Вчені кажуть, що пошук одиничних верхніх кварків має значення для тривалого пошуку частинки Хіггса.
«Спостереження за виробництвом єдиних верхніх кварків є важливою віхою для програми« Теватрон », - сказав доктор Денніс Ковар, асоційований директор Департаменту науки з фізики високих енергій США в департаменті енергетики США. «Крім того, високочутливий і успішний аналіз є важливим кроком у пошуку Хіггса».
Пошук одинарної продукції полегшує пошук голки в копиці сіна. Лише кожен кожні 20 мільярдів зіткнень протонів-антипротонів створює єдиний верхній кварк. Ще гірше, що сигнал про ці рідкісні явища легко імітується іншими «фоновими» процесами, що відбуваються зі значно більшими темпами.
Виявлення єдиного виробництва найкращих кварків представляє проблеми, схожі на пошук бозона Хіггса, у необхідності вилучити надзвичайно малий сигнал із дуже великого тла. Для пошуку бозона Хіггса зараз використовуються передові методи аналізу, що були вперше розкриті для єдиного головного відкриття. Крім того, одиночний верхній і сигнали Хіггса мають спільний фон, а сам по собі є фоном для частинки Хіггса.
Щоб зробити одне найвище відкриття, фізики співпраці CDF та DZero провели роки, розчісуючи незалежно, завдяки результатам зіткнень протонів-антипротонів, записаних їх експериментами, відповідно.
CDF - це міжнародний експеримент 635 фізиків із 63 установ у 15 країнах. DZero - це міжнародний експеримент, проведений 600 фізиками з 90 установ у 18 країнах.
Кожна команда визначила кілька тисяч подій зіткнення, які виглядали так, як експериментатори очікують появи єдиних топ-подій. Витончений статистичний аналіз та детальне фонове моделювання показали, що кілька сотень подій зіткнення призвели до справжнього. 4 березня обидві команди подали свої незалежні результати до листів фізичного огляду.
Два колаборації раніше повідомляли про попередні результати пошуку єдиного верху. З тих пір експериментатори більш ніж удвічі збільшили кількість проаналізованих даних та посилили методи відбору та аналізу, що зробило можливим відкриття. Для кожного експерименту ймовірність того, що фонові події підробили сигнал, зараз лише одна з майже чотирьох мільйонів, що дозволяє обом співпрацям заявити про добросовісне відкриття, що відкриває шлях до нових відкриттів.
"Мені приємно, що CDF і DZero досягли цієї мети", - сказав директор Фермілаба П'єр Оддон. "Двоє співробітництва шукають цей рідкісний процес протягом останніх п'ятнадцяти років, починаючи до відкриття верхнього кварка в 1995 році. Дослідження цих субатомних процесів більш детально може відкрити вікно для фізичних явищ поза стандартною моделлю".
Джерело: Фермілаб
