понеделник, юни 08, 2009

Открит е рядък единичен топ кварк при експерименти в колайдър


Учените обявиха откритието на единичен топ кварк чрез слабата ядрена сила, показана в диаграмата. (Credit: Fermilab)

ScienceDaily (Mar. 10, 2009) — Учените от CDF и DZero в Енергийния Департамент на Националната Лаборатория за Ускорители Ферми са наблюдавали сблъсквания на елементарни частици, които произвели единични топ кварки. Откритието на единичен топ кварк потвърждава важни параметри на физиката на частиците, включително и общия брой на кварките, и има значителен принос за продължаващото търсене на частицата Хигс в Теватрона на Фермилаб, в момента най-мощния опериращ ускорител на частици.

Преди време, топ кварките са били само наблюдавани, когато са били произведени от силната ядрена сила. Това взаимодействие води до произвеждането на двойка топ кварки. Произвеждането на единичен топ кварк, което включва слабата ядрена сила е много по-трудно да се идентифицира експериментално, и сега е било наблюдавано, близо 14 години след откриването на топ кварките през 1995.

Търсенето на единичен топ кварк е все едно да се търси игла в купа сено. Само един на всеки 20 милиарда протон-антипротон сблъсъка произвежда единичен топ кварк. Дори и по-лошо, сигнала от тези редки събития лесно се имитира от други процеси на заден план, които се случват на по-високи нива/норми.

"Наблюдението на единичен топ кварк е важна стъпка за Теватрон, " каза д-р Денис Ковар, Помощник Директор от отдела за Високо-енергийна физика на Енергийното Министерство на САЩ. "В допълнение, високочувствителния и успешен анализ е важна стъпка за търсенето на Хигс."

Откриването на произвеждането на топ единичен кварк представя предизвикателства подобни на търсенето на бозона Хигс, в нуждата да се извлече много малък сигнал от много голям такъв на заден план. Напредналите аналитични техники, използвани при това откритие сега се използват за търсенето на бозона Хигс. Освен това, сигнала на единичния топ и на Хигс имат общ фон (бекграунд), и самия единичен топ е фон (бекграунд) за частицата Хигс.

За да направят откритието на единичния топ, физиците от CDF и DZero са прекарали години комбинирайки независимо един от друг резултатите от сблъсъците протон-антипротон. Всяка група идентифицирала няколко хиляди колизии, които изглеждали като събития, които биха произвели единичен топ. Сложен статистически анализ и подробно бекграунд моделиране показали, че няколко хиляди събития на сблъсък са произвели нещо реално. На 4 Март, двете групи са попълнили независимите си резултати във Physical Review Letters.

Двете съвместни работи по-рано съобщиха предварителните резултати по изследването на единичния топ. Оттогава, експериментите са удвоили количеството информация, която е анализирана и са изострили селекцията и аналитичните техники, правейки откритието възможно. За всеки експеримент, вероятността, че фоновите събития са имитирал/фалшифицирали сигнала сега е само едно на 4 милиона, което позволява на двете групи да обявят откритието за истинско и това да павира пътя им за по нататъшни открития.

“Развълнуван съм, че CDF и DZero са постигнали тази цел,” каза директора на Фермилаб Pier Oddone. “Двете групи са търсели този рядък процес през последните 15 години, още преди откритието на топ кварка през 1995г. Разследването на тези субатомни процеси в по-детайлизиран вид може да открие прозорец към феномените на физиката отвъд Стандартния Модел.”

Двете статии са публикувани във Physical Review Letters и са озаглавени "Наблюдение на продукцията на единичен топ кварк" и "Първо наблюдение на електрослабо производство на единичен топ кварк."


Няма коментари:

Публикуване на коментар