ATLAS和CMS观察到四个顶夸克同时产生

发布时间：2023-03-25 18:50:59 栏目：生活

导读 今天，在Moriond会议上，ATLAS和CMS的合作都提出了一个非常罕见的过程的观察结果：同时产生四个顶夸克。它们是使用大型强子对撞机(LHC)运行

今天，在Moriond会议上，ATLAS和CMS的合作都提出了一个非常罕见的过程的观察结果：同时产生四个顶夸克。它们是使用大型强子对撞机(LHC)运行2期间的碰撞数据观察到的。



两个实验的结果都通过了所需的五西格玛统计显著性来计为观测值——ATLAS的观测值为6.1西格玛，高于预期的4.3西格玛的预期显著性，CMS的观测值为5.5西格玛，高于预期的4.9西格玛——使它们成为这一过程的第一个观测值。

顶夸克是标准模型中最重的粒子，这意味着它是与希格斯玻色子联系最强的粒子。这使得顶夸克成为寻找标准模型之外的物理迹象的理想选择。

有多种方法可以产生顶夸克。最常见的是，它们在夸克和反夸克对中观察到，偶尔也会单独观察到。根据标准模型理论，四个顶夸克 - 由两个顶夸克 - 反夸克对组成 - 可以同时产生。

然而，预计其生产速率将比顶夸克-反夸克对低70万倍，这使得四顶夸克的产生难以捉摸。ATLAS在2020年和2021年以及CMS在2022年发现了这种现象的证据。然而，直到今天，从未有过观察。

除了罕见之外，众所周知，四顶夸克的产生很难被发现。当物理学家搜索特定事件时，他们会寻找它的“特征”：衰变最终粒子的特性。这些为他们正在寻找的短暂事件提供了线索。每个顶夸克都会衰变成一个W玻色子和一个底夸克。

然后，W玻色子可以衰变成带电轻子和中微子或夸克-反夸克对。这意味着四顶夸克事件的特征可以高度变化，包含从零到四个带电轻子和夸克产生的多达12个射流。这使得寻找四顶夸克生产的特征具有挑战性。

为了帮助搜索这些事件，ATLAS和CMS都使用新颖的机器学习技术来构建选择四顶夸克候选事件的算法。由于具有较大生产率的其他标准模型过程，分析使用具有多个电子，μ介子和(底夸克标记的)射流的壮观的四顶夸克特征将具有四个顶夸克的事件与背景分开。ATLAS和CMS都搜索了包含两个或多个轻子的事件签名。

对四顶夸克产生的首次直接观测是了解这种迷人粒子的令人兴奋的新一步。这两个实验都期待在LHC Run 3期间继续研究这种现象。