Quatre quarks top ont été observés à l'aide des données de collisions lors de la deuxième période du Bolchoï
ATLAS est l'un des quatre principauxexpériences au LHC de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire CERN, Genève. L'expérience est réalisée sur un détecteur du même nom, destiné à étudier les collisions proton-proton. CMS (Compact Muon Solenoid) est l'un des deux grands détecteurs de particules universels du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN.
Le quark top est la particule la plus lourde du modèle standard, et donc celle ayant les liens les plus forts avec le boson de Higgs. Cela le rend idéal pour apprendre une nouvelle physique.
Il existe de nombreuses façons d'obtenirquark top. Le plus souvent, ils sont observés dans des paires de quarks et d’antiquarks, et parfois seuls. Selon la théorie du modèle standard, quatre quarks top, constitués de deux paires quark top-antiquark, peuvent apparaître simultanément.
Cependant, les scientifiques prédisent que la vitessela formation sera 70 000 fois inférieure à celle des paires quark top-antiquark. Les physiciens considèrent donc l’apparition de quatre quarks top comme une véritable avancée. Des preuves de ce phénomène ont déjà été enregistrées par ATLAS en 2020 et 2021 et par CMS en 2022. Cependant, aucune observation n’a été effectuée à ce jour.
Affichage de quatre événements de production de quark top d'ATLAS (à gauche) et de CMS (à droite). Image : CERN
On sait que la naissance de quatre quarks topc'est rare. Chacun d’eux se désintègre en un boson W et un quark down. Le boson W peut alors se désintégrer soit en un lepton chargé et un neutrino, soit en une paire quark-antiquark. Cela signifie que la signature des événements impliquant quatre quarks top peut varier considérablement. Cela rend la recherche difficile.
ATLAS et CMS ont utilisé de nouvelles méthodesl'apprentissage automatique pour créer des algorithmes qui sélectionnent des événements candidats avec quatre quarks top. ATLAS et CMS ont recherché des signatures d'événements contenant deux leptons ou plus. La première observation directe de la formation de quatre quarks top constitue une nouvelle étape dans l’étude de cette particule. Les deux expériences continueront à fonctionner lors du troisième lancement au LHC.
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