В ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере учёные получили неожиданные результаты, которые могут указывать на наличие топинома — связанного состояния кварка топ и его антикварка.
При соударении протонов с большой энергией в Большом адронном коллайдере возникают пары кварка «топ» и его антикварка. tt̄Эту группу частиц называют топониями. Предсказаны теоретически, но пока не найдены. Измерение вероятности их образования (сечений процесса) служит не только проверкой Стандартной модели физики частиц, но и способом поиска новых, пока не открытых частиц.
Физики, работающие с детектором CMS (Compact Muon SolenoidИсследователи, изучающие компактный мюонный соленоид, провели анализ большого массива данных о формировании. tt̄Эксперименты 2016-2018 годов по поиску новых типов бозонов Хиггса привели к сбору группы испытуемых.
Предположительные бозоны, предсказанные физиками при развитии Стандартной модели, должны обладать особой . взаимодействовать С тяжёлым топ-кварком, масса которого в 184 раза больше массы протона. Если такие частицы действительно существуют, то преимущественно распадаются на пару топ-кварков, производя характерные «струи» частиц в детекторах.
Увеличение числа пар «топ-кварк — анти-топ-кварк» ученые традиционно связывают с присутствием дополнительных хиггсовских бозонов. Новые данные содержат массу таких пар при минимальной энергии их образования, что привело к альтернативной гипотезе — топонии.
Хотя пары tt̄ Не образуют устойчивых связанных состояний. Расчёты в рамках квантовой хромодинамики предсказывают усиление образования кратковременных состояний на энергетическом пороге для пар «кварк — антикварк». По упрощённой модели, сечение образования топония составило 8,8 пикобарна с погрешностью примерно 15 процентов. Это превышает необходимый для заявлений об открытии уровень статистической достоверности в пять сигма — вероятность случайного результата крайне мала. опубликована на сервере препринтов arXiv.org.
Несмотря на такую степень уверенности, учёные… попробуют перепроверить Получив данные и найдя топоний в других экспериментах, исследователям известно, куда смотреть и что искать. Топоний станет последним звеном в ряду кваркониев — нестабильных состояний «кварк — антикварк», образованных тяжелыми кварками. Очарованный кварк образует со своей частицей чармоний, а прелестный — боттомоний.
Чармоний и ботомоний имеют размер около 0,6 и 0,4 фемтометра соответственно. До сих пор ботомоний считался наименьшим из известных адронных частиц. Ученые предполагают, что топоний, масса которого предсказывается большей, будет существенно меньше по размеру, что сделает его потенциально самой компактной известной частицей такого типа.
В течение длительного времени полагали, что регистрация топония в столкновениях протонов с протонами невозможна из-за распада топа-кварка на странный кварк. WЗа столь малый отрезок времени, как расстояние, пройденное светом за 0,1 фемтометра, бозон не успеет пройти даже предположительный размер самой частицы. Таким образом, топоний оказался бы исключением среди кварков. распадается Не вследствие уничтожения материи и антиматерии, а по причине спонтанного разложения одного из его компонентов — кварка.
Ученые коллабораций CMS и ATLAS Продолжают совместное изучение этого явления. Несмотря на то что другие объяснения пока не могут быть отвергнуты, результатам требуется дополнительная проверка экспериментом. ATLAS — «сестринского» проекта CMS.