Vier Top-Quarks wurden anhand von Kollisionsdaten während des zweiten Bolschoi-Durchgangs beobachtet
ATLAS ist eines der vier wichtigstenExperimente am LHC der Europäischen Organisation für Kernforschung CERN, Genf. Das Experiment wird auf einem gleichnamigen Detektor durchgeführt, der zur Untersuchung von Proton-Proton-Kollisionen konzipiert ist. CMS (Compact Muon Solenoid) ist einer von zwei großen universellen Teilchendetektoren am Large Hadron Collider (LHC) am CERN.
Das Top-Quark ist das schwerste Teilchen im Standardmodell und daher das Teilchen mit der stärksten Bindung zum Higgs-Boson. Dies macht es ideal zum Erlernen neuer Physik.
Es gibt viele Möglichkeiten dorthin zu gelangenTop-Quark. Am häufigsten werden sie in Paaren von Quarks und Antiquarks und manchmal auch einzeln beobachtet. Nach der Theorie des Standardmodells können vier Top-Quarks, bestehend aus zwei Top-Quark-Antiquark-Paaren, gleichzeitig auftreten.
Allerdings sagen Wissenschaftler voraus, dass die GeschwindigkeitDie Bildung wird 70.000 Mal geringer sein als die von Top-Quark-Antiquark-Paaren. Deshalb halten Physiker das Auftauchen von vier Top-Quarks für einen echten Durchbruch. Hinweise auf dieses Phänomen wurden bereits in den Jahren 2020 und 2021 von ATLAS und im Jahr 2022 von CMS verzeichnet. Bisher gab es jedoch keine Beobachtungen.
Anzeige von vier Top-Quark-Produktionsereignissen von ATLAS (links) und CMS (rechts). Bild: CERN
Es ist bekannt, dass die Geburt von vier Top-Quarks erfolgtist selten. Jedes von ihnen zerfällt in ein W-Boson und ein Down-Quark. Das W-Boson kann dann entweder in ein geladenes Lepton und ein Neutrino oder in ein Quark-Antiquark-Paar zerfallen. Das bedeutet, dass die Signatur von Ereignissen mit vier Top-Quarks stark variieren kann. Das erschwert die Suche.
ATLAS und CMS verwendeten neue Methodenmaschinelles Lernen zur Erstellung von Algorithmen, die Kandidatenereignisse mit vier Top-Quarks auswählen. Sowohl ATLAS als auch CMS suchten nach Signaturen von Ereignissen, die zwei oder mehr Leptonen enthielten. Die erste direkte Beobachtung der Bildung von vier Top-Quarks ist ein neuer Schritt in der Erforschung dieses Teilchens. Beide Experimente werden während des dritten Starts am LHC weiter betrieben.
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