В ходе эксперимента ATLAS в ЦЕРН учёные могли найти один из самых редких явлений, предсказанных Стандартной моделью физики элементарных частиц.
В течение нескольких десятилетий физики исследуют природу малых расстояний, сталкивая частицы на максимальных энергиях. Стандартная модель физики элементарных частиц даёт объяснения большинству результатов экспериментов, но некоторые феномены остаются загадочными. Вероятно, в природе существуют новые частицы, силы или более общие концепции, доступные для открытия при ещё более высоких энергиях.
Производство четырех настоящих кварков — многообещающее направление исследований. Это трудно наблюдаемый процесс Стандартной модели. В этом случае две пары настоящих кварков — самых тяжёлых известных элементарных частиц — производятся одновременно в результате столкновения, концентрируя большой объем энергии в одной точке.
Коллаборация ATLAS опубликовалаВ базе препринтов arXiv.org опубликованы последние результаты о наблюдении четырех истинных кварков при столкновениях протонов с протонами. Ученые изучили данные, собранные на Большом адронном коллайдере (БАК) в период с 2015 по 2016 год. При распаде истинный кварк воспроизводит «конечные состояния» тремя (более легкими) кварками или одним кварком, нейтрино и заряженным лептоном. Следовательно, события, где одновременно образуется несколько истинных кварков, могут иметь очень разные топологии конечных состояний в зависимости от комбинации распадов. Физики из эксперимента ATLAS проанализировали каждую из этих топологий до объединить их для финальных результатов.
Все конечные состояния обладают большим количеством высокоэнергетических частиц. упрощаетсяВыделение сигнальных признаков четырех настоящих кварков из фоновых процессов затрудняет прогнозирование числа фоновых событий, которые могут быть неправильно расценены как события производства четырех настоящих кварков.
Чтобы понять ситуацию, учёные из ATLAS использовали сложный метод анализа для оценки фона в этих «оживленных» средах. Вместе с работой датчиков они получили результат с необычайной чувствительностью, исключив сигнал с производительностью на 2,1 раза выше, чем предсказывает Стандартная модель.
Анализ данных показалЗарегистрирован слабый сигнал производства четырех кварков. Для определения, является ли это случайным совпадением или свидетельством рождения двух пар истинных кварков, необходим анализ расширенного набора данных в рамках будущих экспериментов.