Znanstveniki v Fermilabu so opazili trke delcev, ki povzročajo enojne vrhunske kvarke, kar je 1 od 20 milijard. Ta interakcija vodi do proizvodnje parov vrhunskih kvarkov. Proizvodnja posameznih top kvarkov vključuje šibko jedrsko silo in jih je težje eksperimentalno prepoznati. To opazovanje se je zgodilo skoraj 14 let na dan odkritja vrhunskih kvarkov leta 1995.
Fermilabov Tevatron, ki se nahaja blizu Chicaga, Illinois, je trenutno najmočnejši pospeševalec operativnih delcev na svetu, odkritje pa so izvedli znanstveniki, ki so sodelovali pri sodelovanju. Znanstveniki pravijo, da je iskanje posameznih top kvarkov pomembno za tekoče iskanje Higgsovega delca.
"Opazovanje proizvodnje posameznih vrhunskih kark je pomemben mejnik za program Tevatron," je dejal dr. Dennis Kovar, izredni direktor Urada za znanost za fiziko visokih energij na ameriškem ministrstvu za energetiko. "Poleg tega je zelo občutljiva in uspešna analiza pomemben korak pri iskanju Higgsov."
Iskanje enoprostorske proizvodnje omogoča iskanje igle v senenem nahodu enostavno. Samo eden na vsakih 20 milijard trkov protonov-antiproton ustvari en sam vrh kvark. Še huje je, da signal o teh redkih dogodkih zlahka posnemajo drugi "ozadji" procesi, ki se pojavljajo s precej višjimi hitrostmi.
Odkrivanje proizvodnje posameznih vrhunskih kvarkov predstavlja izzive, podobne iskanju Higsonovega bozona, da je treba iz zelo velikega ozadja črpati izjemno majhen signal. Za iskanje Higgsovega bozona se zdaj uporabljajo napredne tehnike analize, ki so bile uvedene za eno samo vrhunsko odkritje. Poleg tega imata enojni vrh in Higgsov signal skupna ozadja, sam vrh pa je ozadje za Higgsov delec.
Da bi naredili odkritje z enim samim vrhom, so fiziki kolaboracije CDF in DZero leta preživeli samostojno in se borili neodvisno s pomočjo trkov protona-antiprotona, zabeleženih s svojimi poskusi.
CDF je mednarodni eksperiment 635 fizikov iz 63 institucij v 15 državah. DZero je mednarodni eksperiment, ki ga je izvedlo 600 fizikov iz 90 institucij v 18 državah.
Vsaka skupina je identificirala več tisoč trčnih dogodkov, ki so izgledali tako, kot pričakujejo eksperimentalni igralci. Prefinjena statistična analiza in podrobno modeliranje ozadja je pokazalo, da je nekaj sto trčnih dogodkov povzročilo resnično stvar. 4. marca sta obe skupini predložili neodvisne rezultate v pismih o fizičnem pregledu.
Oba sodelovanja sta že prej poročala o predhodnih rezultatih iskanja enotnega vrha. Od takrat so eksperimentatorji več kot podvojili količino analiziranih podatkov in zaostrili tehnike izbire in analize, kar je omogočilo odkritje. Za vsak eksperiment je verjetnost, da so dogodki v ozadju ponarejali signal, le ena od skoraj štirih milijonov, kar omogoča obe sodelovanju, da zahtevata odkrito verodostojnost, kar ji utira pot do večjih odkritij.
"Navdušen sem, da sta CDF in DZero dosegla ta cilj," je dejal direktor Fermilaba Pier Oddone. "Dva kolaborata ta redki postopek iščeta zadnjih petnajst let, začenši pred odkritjem vrhunskega kvarka leta 1995. Bolj podrobno raziskovanje teh subatomskih procesov lahko odpre okno fizikalnim pojavom, ki presegajo standardni model."
Vir: Fermilab
