|
Точное расшифровывание истинных кварков
|
|
|
|
При столкновении протонов на Большом адронном коллайдере (БАК) часто образуются пары верхних кварков — самых тяжелых из известных элементарных частиц — наряду с другими тяжелыми кварками, включая нижние кварки и очарованные кварки. Эти столкновения могут дать физикам ценную информацию о квантовой хромодинамике (КХД), теории, описывающей сильное взаимодействие. Точное определение скоростей возникновения (или "сечений") этих процессов также позволяет исследователям более эффективно отличать их от более редких явлений.
|
|
|
|
В двух недавних исследованиях коллаборация ATLAS проанализировала данные о столкновениях протонов, полученные во время второго запуска БАК (2015-2018), чтобы измерить, как часто пары верхнего кварка образуются рядом с нижними кварками или чарм–кварками, и изучить детальную динамику этих процессов.
|
|
|
|
Первое исследование ATLAS было сосредоточено на том, как часто образуются пары верхних кварков наряду с "струями" частиц, производимых нижними кварками (b-струями). Чтобы идентифицировать (или "пометить") эти b-струи с высокой точностью, исследователи использовали инструменты, называемые алгоритмами маркировки аромата, которые ищут определенные закономерности, например, как далеко проходят частицы через детектор ATLAS, прежде чем распадутся.
|
|
|
|
|
|
|
Проанализировав события с противоположно заряженными электрон-мюонными парами и, по крайней мере, тремя или четырьмя b–струями, физики ATLAS провели наиболее точные на сегодняшний день измерения суммарных сечений процесса с участием пары верхних кварков в этих категориях событий. Эти измерения превосходят точность существующих теоретических прогнозов, особенно в случае событий с большим количеством b-струй. Результаты были сопоставлены с многочисленными теоретическими прогнозами, чтобы оценить точность моделирования этого процесса.
|
|
|
|
Исследователи также изучили двигательные (или "кинематические") свойства, такие как импульсы b-струй и общая энергия струи, чтобы проверить, насколько хорошо моделирование образования топ-кварковых пар соответствует полученным данным. Их результаты указывают на области, где теоретические модели нуждаются в совершенствовании, чтобы лучше охватить сложности дополнительного производства b-jet.
|
|
|
|
Второе исследование ATLAS, представленное недавно на 17-м Международном семинаре по физике верхних кварков, открыло новые горизонты, предоставив первое специальное измерение ATLAS, показывающее, как часто образуются пары верхних кварков, а также струи, возникающие из очарованных кварков (c-струи).
|
|
|
|
Физики ATLAS проанализировали события, связанные с одним или двумя лептонами (электронами и мюонами), используя специальный алгоритм распознавания ароматов, разработанный специально для этого исследования, чтобы отличить c-струи от b-струй и других струй. Этот алгоритм был необходим, поскольку c-струи идентифицировать еще сложнее, чем b-струи, поскольку они имеют более короткий срок службы и дают менее отчетливые сигнатуры в детекторе ATLAS.
|
|
|
|
Исследование показало, что большинство теоретических моделей обеспечивают разумное соответствие полученным данным, хотя они, как правило, недооценивают скорость выпуска c-реактивных двигателей. Эти результаты, которые впервые по отдельности определили сечения образования одиночных и множественных чарм-кварков в парах высших кварков, подчеркивают необходимость более точного моделирования этих процессов для улучшения будущих измерений.
|
|
|
|
Взятые вместе, эти исследования углубляют понимание взаимосвязи верхнего кварка с нижним и магическим кварками в рамках КХД. Кроме того, они открывают путь для новых исследований более редких процессов с участием верхних кварков, таких как одновременное образование четырех верхних кварков, которые могут расширить границы известной физики.
|
|
|
|
Источник
|
