Το πείραμα ATLAS στο CERN ανακοίνωσε την παρατήρηση της ταυτόχρονης παραγωγής τεσσάρων κορυφαίων (top) κουάρκ. Αυτή είναι μια από τις πιο σπάνιες – και βαρύτερες – διεργασίες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), με συνολική μάζα σωματιδίων σχεδόν 700 GeV.
Ως το βαρύτερο στοιχειώδες σωματίδιο του Καθιερωμένου Προτύπου, το κορυφαίο κουάρκ θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για την προέλευση της μάζας και το μποζόνιο Higgs. Η μελέτη της παραγωγής τεσσάρων κορυφαίων κουάρκ είναι ιδιαίτερα συναρπαστική, καθώς η ύπαρξη νέων σωματιδίων ή δυνάμεων θα μπορούσε να αλλάξει την πιθανότητα της ταυτόχρονης παραγωγής τεσσάρων κορυφαίων κουάρκ, σε σχέση με αυτή που προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων.
Το πείραμα ATLAS είχε βρει και παλαιότερα στοιχεία για την ταυτόχρονη παραγωγή τεσσάρων κορυφαίων κουάρκ στα δεδομένα του LHC που συλλεχθηκαν από το 2015 έως το 2018. Αναζητήθηκαν γεγονότα τεσσάρων κορυφαίων κουάρκ στα οποία τα κορυφαία κουάρκ διασπώνται σε δύο λεπτόνια με το ίδιο φορτίο ή τρία λεπτόνια. Αν και αυτές οι υπογραφές αντιπροσωπεύουν μόνο το 13% όλων των διασπάσεων τεσσάρων κορυφαίων κουάρκ, επηρεάζονται λιγότερο από το παραγόμενο υπόβαθρο, κάνοντας ευκολότερο τον εντοπισμό του σήματος.
Οι φυσικοί του ATLAS μεταξύ άλλων χρησιμοποίησαν στην ανάλυση των δεδομένων μια ευαίσθητη τεχνική μηχανικής μάθησης που ονομάζεται Graph Neural Network (GNN) που ξεκαθαρίζει το σήμα της παραγωγής των 4 κουάρκ από το υπόβαθρο άσχετων και τυχαίων γεγονότων. Στο σχήμα που ακολουθεί βλέπουμε τον διαχωρισμό σήματος-υποβάθρου με τη βοήθεια της GNN (με κόκκινο).
Η στατιστική ακρίβεια του σήματος που αποδεικνύει την παραγωγή 4 κορυφαίων κουάρκ ισούται με 6,1 σίγμα – μεγαλύτερη από το όριο των 5 σίγμα που απαιτείται για να θεωρηθεί ότι το σήμα είναι αποτέλεσμα μια τυχαίας σύμπτωσης (5 σίγμα σημαίνει ότι η πιθανότητα το αποτέλεσμα να είναι τυχαίο, ισούται με την πιθανότητα να φέρουμε πάνω από 20 φορές συνεχόμενες κορώνες!). Ο μετρούμενος ρυθμός παραγωγής των τεσσάρων κορυφαίων κουάρκ είναι 1,9 φορές μεγαλύτερος από την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου, μέσα στα όρια των στατιστικών αβεβαιοτήτων.
Οι φυσικοί αναζήτησαν επίσης σημάδια νέων φυσικών φαινομένων στην παραγωγή των τεσσάρων κουάρκ, συμπεριλαμβανομένων των ορίων των αποτελεσματικών θεωριών πεδίου και της σύζευξης του κορυφαίου κουάρκ με το μποζόνιο Higgs. Με αυτή τη μέτρηση, το πείραμα ATLAS προσδιόρισε ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ του κορυφαίου κουάρκ και του μποζονίου Higgs (κορυφαία σύζευξη Yukawa) είναι μικρότερη κατά 1,8 φορές από την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου με στατιστική ακρίβεια 95%.
Μελλοντικές μελέτες θα ξεκαθαρίσουν περισσότερο την εικόνα του παρατηρούμενου σήματος, βοηθώντας τους ερευνητές να διαπιστώσουν αν πράγματι ταιριάζει με το Καθιερωμένο Πρότυπο – ή αν υπάρχουν ενδείξεις για νέα φαινόμενα φυσικής που οδηγούν σε βαθύτερη κατανόηση της φύσης του σύμπαντος.
πηγή: https://atlas.cern/Updates/Physics-Briefing/observation-4tops
Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, LHC
physicsgg 
Σχολιάστε