Quattro quark top sono stati osservati utilizzando i dati delle collisioni durante la seconda esecuzione del Bolshoi
ATLAS è uno dei quattro principaliesperimenti presso l'LHC presso l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare CERN, Ginevra. L'esperimento viene condotto su un rivelatore con lo stesso nome, progettato per studiare le collisioni protone-protone. CMS (Compact Muon Solenoid) è uno dei due grandi rilevatori universali di particelle presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN.
Il quark top è la particella più pesante del Modello Standard e quindi la particella con le connessioni più forti con il bosone di Higgs. Questo lo rende ideale per imparare nuova fisica.
Ci sono molti modi per ottenerloquark superiore. Molto spesso vengono osservati in coppie di quark e antiquark, e talvolta da soli. Secondo la teoria del Modello Standard, quattro quark top, costituiti da due coppie quark top-antiquark, possono apparire contemporaneamente.
Tuttavia, gli scienziati prevedono che la velocitàla formazione sarà 70mila volte inferiore a quella delle coppie top-quark-antiquark. Pertanto, i fisici considerano la comparsa di quattro quark top una vera svolta. La prova di questo fenomeno è stata precedentemente registrata da ATLAS nel 2020 e 2021 e da CMS nel 2022. Tuttavia, ad oggi, non ci sono state osservazioni.
Visualizzazione di quattro eventi di produzione di quark principali da ATLAS (a sinistra) e CMS (a destra). Immagine: CERN
È noto che la nascita di quattro quark topè raro. Ciascuno di essi decade in un bosone W e in un quark down. Il bosone W può quindi decadere in un leptone carico e in un neutrino, oppure in una coppia quark-antiquark. Ciò significa che la firma degli eventi con quattro quark superiori può variare notevolmente. Ciò rende difficile la ricerca.
ATLAS e CMS hanno utilizzato nuovi metodimachine learning per creare algoritmi che selezionano eventi candidati con quattro quark top. Sia ATLAS che CMS hanno cercato tracce di eventi contenenti due o più leptoni. La prima osservazione diretta della formazione di quattro quark top rappresenta un nuovo passo nello studio di questa particella. Entrambi gli esperimenti continueranno a funzionare durante il terzo lancio presso l'LHC.
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