ควาร์กชั้นนำสี่ตัวถูกสังเกตโดยใช้ข้อมูลจากการชนระหว่างการวิ่งครั้งที่สองของบอลชอย
ATLAS เป็นหนึ่งในสี่หลักการทดลองที่ LHC ขององค์การยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ CERN, เจนีวา การทดลองนี้ดำเนินการกับเครื่องตรวจจับชื่อเดียวกัน ซึ่งออกแบบมาเพื่อศึกษาการชนกันของโปรตอนและโปรตอน CMS (Compact Muon Solenoid) เป็นหนึ่งในเครื่องตรวจจับอนุภาคสากลขนาดใหญ่สองเครื่องที่ Large Hadron Collider (LHC) ที่ CERN
ท็อปควาร์กเป็นอนุภาคที่หนักที่สุดในแบบจำลองมาตรฐาน ดังนั้นจึงเป็นอนุภาคที่มีการเชื่อมต่อกับฮิกส์โบซอนที่แข็งแกร่งที่สุด ทำให้เหมาะสำหรับการเรียนรู้ฟิสิกส์ใหม่ๆ
มีหลายวิธีที่จะได้รับควาร์กชั้นนำ ส่วนใหญ่มักพบพวกมันเป็นคู่ของควาร์กและโบราณวัตถุ และบางครั้งก็อยู่ด้วยตัวมันเอง ตามทฤษฎีของแบบจำลองมาตรฐาน ท็อปควาร์กสี่คู่ที่ประกอบด้วยคู่ท็อปควาร์ก-แอนติควาร์กสองคู่ สามารถปรากฏพร้อมกันได้
อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าความเร็วการก่อตัวจะต่ำกว่าคู่ท็อปควาร์ก-แอนติควาร์กถึง 70,000 เท่า ดังนั้นนักฟิสิกส์จึงพิจารณาว่าการปรากฏตัวของควาร์กสี่ตัวเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง หลักฐานของปรากฏการณ์นี้ก่อนหน้านี้ได้รับการบันทึกโดย ATLAS ในปี 2020 และ 2021 และ CMS ในปี 2022 อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีข้อสังเกตใดๆ จนถึงปัจจุบัน
แสดงเหตุการณ์การผลิตควาร์กชั้นนำสี่รายการจาก ATLAS (ซ้าย) และ CMS (ขวา) รูปภาพ: CERN
เป็นที่รู้กันดีว่าการกำเนิดของสี่ควาร์กชั้นนำไม่ค่อยเกิดขึ้น แต่ละตัวสลายตัวเป็น W โบซอน และควาร์ก จากนั้น W โบซอนสามารถสลายตัวเป็นเลปตันที่มีประจุและนิวตริโน หรือคู่ควาร์ก-แอนติควาร์ก ซึ่งหมายความว่าลายเซ็นของเหตุการณ์ที่มีสี่ควาร์กชั้นนำอาจแตกต่างกันอย่างมาก ทำให้การค้นหาทำได้ยาก
ATLAS และ CMS ใช้วิธีการใหม่การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อสร้างอัลกอริธึมที่เลือกเหตุการณ์ผู้สมัครที่มีควาร์กสี่อันดับแรก ทั้ง ATLAS และ CMS ค้นหาลายเซ็นของเหตุการณ์ที่มีเลปตอนตั้งแต่สองตัวขึ้นไป การสังเกตโดยตรงครั้งแรกเกี่ยวกับการก่อตัวของสี่ควาร์กชั้นนำถือเป็นก้าวใหม่ในการศึกษาอนุภาคนี้ การทดลองทั้งสองจะยังคงทำงานต่อไปในระหว่างการปล่อยครั้งที่สามที่ LHC
อ่านเพิ่มเติม:
พบวิธีลดน้ำตาลในเลือดโดยไม่ต้องฉีดอินซูลิน
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ารูปร่างของเอกภพไม่ได้เป็นอย่างที่ทุกคนคิด
เฮลิคอปเตอร์ของ NASA แสดงพระอาทิตย์ตกบนดาวอังคาร ดูไม่เหมือนดิน