Vedci vo Fermilabe pozorovali kolízie častíc, ktoré produkujú jednotlivé top kvarky. Táto interakcia vedie k produkcii párov top kvarkov. Výroba jednoduchých top kvarkov zahŕňa slabú jadrovú silu a je ťažké ju experimentálne identifikovať. Toto pozorovanie sa vyskytlo takmer 14 rokov do dňa objavenia top kvarku v roku 1995.
Tevatron Fermilab, ktorý sa nachádza neďaleko Chicaga, je Illinois v súčasnosti najsilnejším urýchľovačom prevádzkových častíc na svete a tento objav objavili vedci, ktorí na spolupráci spolupracovali. Vedci tvrdia, že nájdenie jedného top kvarku má význam pre prebiehajúce hľadanie Higgsovej častice.
„Pozorovanie produkcie jediného kvarku je dôležitým míľnikom pre program Tevatron,“ povedal Dr. Dennis Kovar, zástupca riaditeľa Úradu pre vedu pre fyziku vysokých energií na americkom ministerstve energetiky. „Okrem toho je veľmi citlivá a úspešná analýza dôležitým krokom pri hľadaní Higgsovcov.“
Hľadanie výroby s jednou špičkou uľahčuje nájdenie ihly v kupce sena. Iba jedna z každých 20 miliárd protón-antiprotónových zrážok produkuje jeden top kvark. Ešte horšie je, že signál týchto zriedkavých udalostí ľahko napodobňujú iné procesy na pozadí, ktoré sa vyskytujú omnoho vyššie.
Objavenie výroby jediného kvarku s horným obsahom predstavuje výzvy podobné Hosgsovmu vyhľadávaniu bozónov v potrebe extrahovať extrémne malý signál z veľmi veľkého prostredia. Na vyhľadávanie bozónov Higgsovcov sa teraz používajú pokročilé analytické techniky, ktoré boli priekopníkmi v oblasti objavovania jedného z najlepších. Okrem toho signály single top a Higgs majú spoločné pozadie a jediný vrchol je sám o sebe podkladom pre Higgsovu časticu.
Aby sa objavil jediný vrchol, fyzici spolupráce CDF a DZero strávili roky česaním samostatne prostredníctvom výsledkov zrážok protón-antiprotón zaznamenaných ich pokusmi.
CDF je medzinárodný experiment 635 fyzikov zo 63 inštitúcií v 15 krajinách. DZero je medzinárodný experiment, ktorý uskutočnilo 600 fyzikov z 90 inštitúcií v 18 krajinách.
Každý tím identifikoval niekoľko tisíc zrážkových udalostí, ktoré vyzerali tak, ako experimentári očakávajú, že sa objavia jednotlivé najvyššie udalosti. Sofistikovaná štatistická analýza a podrobné modelovanie pozadia ukázali, že skutočnou vecou bolo niekoľko stoviek kolíznych udalostí. 4. marca tieto dva tímy predložili svoje nezávislé výsledky listom Physical Review Letters.
Dve predchádzajúce spolupráce priniesli predbežné výsledky pri hľadaní jedinej hornej časti. Odvtedy experimentári viac ako zdvojnásobili množstvo analyzovaných údajov a zostrili techniky výberu a analýzy, čo umožnilo objavovanie. Pri každom experimente je pravdepodobnosť, že udalosti v pozadí falošne signalizujú, v súčasnosti iba jedna z takmer štyroch miliónov, čo umožňuje obom kolaboráciám vyhlásiť bona fide objav, ktorý pripravuje cestu k ďalším objavom.
"Som nadšený, že CDF a DZero dosiahli tento cieľ," uviedol Fermilab riaditeľ Pier Oddone. „Obidve spolupráce hľadajú tento zriedkavý proces posledných 15 rokov a začínajú pred objavom top kvarku v roku 1995. Podrobnejšie skúmanie týchto subatomických procesov môže otvoriť okno fyzikálnym javom nad rámec štandardného modelu.“
Zdroj: Fermilab
