[/naslov]
Znanstvenici u Fermilabu promatrali su sudare čestica koje proizvode pojedinačne top kvarkove, što je 1 od 20 milijardi nalaza. Ovo otkriće potvrđuje važne parametre fizike čestica, uključujući ukupan broj kvarkova. Prije su se top kvarkovi promatrali samo kada su ih proizvodila jaka nuklearna sila. Ta interakcija dovodi do stvaranja parova top kvarkova. Proizvodnja pojedinačnih top kvarkova uključuje slabu nuklearnu silu i teže ju je eksperimentalno identificirati. Ovo opažanje dogodilo se gotovo 14 godina do dana otkrića vrhunskog kvarka 1995. godine.
Fermilabov Tevatron, koji se nalazi u blizini Chicaga, Illinois, trenutno je najmoćniji operativni akcelerator čestica na svijetu, a do otkrića su došli znanstvenici koji su zajedno radili na suradnji. Znanstvenici kažu da pronalaženje pojedinačnih top kvarkova ima značaj za tekuću potragu za Higgsovom česticom.
Fermilab akceleratorski kompleks. Zasluge: Fermilab
“Promatranje proizvodnje jednog top kvarka važna je prekretnica za program Tevatron,” rekao je dr. Dennis Kovar, pomoćnik ravnatelja Ureda za znanost za fiziku visokih energija pri Ministarstvu energetike SAD-a. Nadalje, vrlo osjetljiva i uspješna analiza važan je korak u potrazi za Higgsovima.
Traženje proizvodnje s jednim vrhom čini pronalazak igle u plastu sijena lakim. Samo jedan od svakih 20 milijardi sudara proton-antiproton proizvodi jedan top kvark. Što je još gore, signal ovih rijetkih pojava lako se oponaša drugim 'pozadinskim' procesima koji se događaju mnogo većim stopama.
Otkrivanje proizvodnje jednog top kvarka predstavlja izazove slične pretraživanju Higgsovog bozona u potrebi za izdvajanjem iznimno malog signala iz vrlo velike pozadine. Napredne tehnike analize uvedene za jedno vrhunsko otkriće sada se koriste za pretraživanje Higgsovog bozona. Osim toga, jedan vrh i Higgsov signal imaju zajedničku pozadinu, a sam vrh je pozadina za Higgsovu česticu.
Kako bi došli do jedinstvenog otkrića, fizičari iz kolaboracije CDF i DZero proveli su godine neovisno pročešljavajući rezultate sudara protona i antiprotona zabilježene u njihovim eksperimentima.
CDF je međunarodni eksperiment 635 fizičara iz 63 institucije u 15 zemalja. DZero je međunarodni eksperiment koji provodi 600 fizičara iz 90 institucija u 18 zemalja.
CDF detektor, veličine kuće od 3 kata, težak je oko 6000 tona. Zasluge: Fermilab
Svaki je tim identificirao nekoliko tisuća sudara koji su izgledali onako kako eksperimentatori očekuju da će se pojaviti pojedinačni glavni događaji. Sofisticirana statistička analiza i detaljno pozadinsko modeliranje pokazali su da je nekoliko stotina sudara proizvelo pravu stvar. Dana 4. ožujka, dva tima predala su svoje nezavisne rezultate na Physical Review Letters.
Dvije suradnje ranije su objavile preliminarne rezultate u potrazi za jednim vrhom. Od tada su eksperimentatori više nego udvostručili količinu analiziranih podataka i izoštrili tehnike odabira i analize, što je otkrilo moguće. Za svaki eksperiment, vjerojatnost da su pozadinski događaji lažirali signal sada je samo jedan od gotovo četiri milijuna, što dopušta objema suradnjama da potraže bona fide otkriće koje utire put do novih otkrića.
'Oduševljen sam što su CDF i DZero postigli ovaj cilj', rekao je direktor Fermilaba Pier Oddone. 'Dvije suradnje tragale su za ovim rijetkim procesom posljednjih petnaest godina, počevši prije otkrića top kvarka 1995. Detaljnije istraživanje ovih subatomskih procesa moglo bi otvoriti prozor u fizičke fenomene izvan Standardnog modela.'
Izvor: Fermilab