Fyra toppkvarkar observerades med hjälp av data från kollisioner under den andra körningen av Bolshoi
ATLAS är en av de fyra huvudsakligaexperiment vid LHC vid European Organization for Nuclear Research CERN, Genève. Experimentet utförs på en detektor med samma namn, designad för att studera proton-protonkollisioner. CMS (Compact Muon Solenoid) är en av två stora universella partikeldetektorer vid Large Hadron Collider (LHC) vid CERN.
Toppkvarken är den tyngsta partikeln i standardmodellen, och därför den partikel som har de starkaste kopplingarna till Higgs-bosonen. Detta gör den idealisk för att lära sig ny fysik.
Det finns många sätt att fåtoppkvarg. Oftast observeras de i par av kvarkar och antikvarkar, och ibland på egen hand. Enligt standardmodellens teori kan fyra toppkvarkar, bestående av två topp-kvarkar-antikvarkar, uppträda samtidigt.
Men forskarna förutspår att hastighetenbildningen kommer att vara 70 tusen gånger lägre än för topp-kvark-antikvark-par. Därför anser fysiker utseendet på fyra toppkvarkar som ett verkligt genombrott. Bevis på detta fenomen har tidigare registrerats av ATLAS under 2020 och 2021 och CMS under 2022 . Det har dock inte gjorts några observationer hittills.
Visning av fyra toppkvarkproduktionshändelser från ATLAS (vänster) och CMS (höger). Bild: CERN
Det är känt att födelsen av fyra toppkvarkarär sällsynt. Var och en av dem sönderfaller till en W-boson och en dunkvark. W-bosonen kan sedan sönderfalla till antingen en laddad lepton och en neutrino, eller ett kvark-antikvarkpar. Detta innebär att signaturen för händelser med fyra toppkvarkar kan variera mycket. Detta gör det svårt att söka.
ATLAS och CMS använde nya metodermaskininlärning för att skapa algoritmer som väljer ut kandidathändelser med fyra toppkvarkar. Både ATLAS och CMS letade efter signaturer av händelser som innehöll två eller flera leptoner. Den första direkta observationen av bildandet av fyra toppkvarkar är ett nytt steg i studiet av denna partikel. Båda experimenten kommer att fortsätta att fungera under den tredje lanseringen vid LHC.
Läs mer:
Hittade ett sätt att sänka blodsockret utan insulininjektioner
Forskare tror att universums form inte är vad alla tror
NASAs helikopter visade solnedgången på Mars. Det ser inte ut som jorden.