Standart model tahminiyle uyumlu! Yeni Çarpıştırıcı Keşfi: En İyi Quark Merkezlemede Şarj Asimetrisinin Kanıtı
Atlas Deneyi (ATLAS) tarafından incelenen en ilginç parçacıklardan biri üst kuarktır. Bilinen en ağır temel parçacık olarak, üst kuarklar, parçacık fiziğinin Standart Modelinde ve belki de Standart Modelin ötesinde fizikte benzersiz bir rol oynar. CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısının (LHC) çalışması sırasında, proton ışını, 13 tev'lik bir kütle enerjisi merkezinde yüksek parlaklıkla çarpıştı. Bu, Atlas'ın en iyi kuark ve anti-top kuark çiftlerini içeren benzeri görülmemiş sayıda olayı tespit etmesine ve ölçmesine olanak tanır ve Atlas fizikçilerine en iyi kuarkların özellikleri hakkında fikir edinmeleri için eşsiz bir fırsat sunar.
ATLAS detektöründe yer alan parçacıklar arasındaki "gizli" girişim nedeniyle, üst kuark ve anti-top kuark tarafından üretilen proton ışınlarının miktarı eşit değildir. Aksine, üst kuark tercihen LHC çarpışma merkezinde üretilir ve üst kuark tercihen daha geniş bir açıda üretilir. Bu sözde "yük asimetrisi" dir.
Yük asimetrisi, Fermilab'ın Tevatron çarpıştırıcısı tarafından ölçülen bir fenomene benzer ve "önden arkaya" asimetri olarak adlandırılır. Tevatron'da, çarpışan ışın sırasıyla protonlardan ve antiprotonlardan oluşur, bu da tepe ve antitop kuarkların merkez dışı açılarda, ancak zıt yönlerde üretilmesine neden olur. Geliştirilmiş standart model tahmini ile tutarlı olan asimetri gözlenir.
LHC'deki yük asimetrisinin etkisinin çok küçük olması beklenmektedir ( < % 1), protonlarda üretilen gluonların (güçlü kuvvet taşıyıcıları) saçılmasıyla oluşan üst kuark çifti nedeniyle, ana üretim modu yük asimetrisi göstermez. Artık asimetri, yalnızca kuarkları içeren daha karmaşık saçılma süreçleriyle üretilebilir. Bununla birlikte, bilinen üretim modlarına müdahale eden yeni fiziksel süreçler daha büyük (hatta daha küçük) değerlere yol açabilir. Bu nedenle, yük asimetrisinin doğru ölçümü, standart modelin katı bir testidir. Üst kuarkların çalışmasında, en ince, zor ama önemli özelliklerden biridir. Belçika'nın Gent kentindeki Yüksek Enerji Fiziği Üzerine Avrupa Fizik Derneği Konferansında (EPS-HEP)
Yeni bir ATLAS sonucu, bir üst kuarkın yüklü bir lepton, bir nötrino ve bir hadron "jet" e dönüştüğü bir kanaldaki en iyi anti-top ürünleri ölçmek için 2 veri setinin eksiksiz çalışmasını gösterir. Hadron jet); diğeri üç hadron jetine dönüşür. Analiz, hadron jetlerinin birleştiği olayları ("gelişmiş topoloji" olarak adlandırılır) tamamen içerir. ATLAS, en üst kuark çifti olayında yük asimetrisinin kanıtını buldu ve önemi dört standart sapma idi. Ölçülen yük asimetrisi 0,0060 ± 0,0015'tir (stat + syst.) Ve en son standart modelin tahminiyle tutarlı ölçüm sonuçları, gözlenen yük asimetrisinin sıfır olmadığını güvenle gösterir.
Bu, tüm çalışma 2 veri setini kullanan ilk ATLAS üst fiziksel ölçümüdür. Onlarca yıllık ölçümün ardından, yeni atlas sonuçları çok önemli bir kilometre taşını işaret ediyor. Veri seti, ATLAS'ın en iyi antikuark sisteminin kalitesinin bir fonksiyonu olarak yük asimetrisini ölçmesine izin verir. Olağanüstü etkili alan teorisi (EFT) birleştirme sonuçları sınırlandırır, bu eşleştirme parametreleri yeni fiziğin etkilerini parametreleştirir ve bu etkiler doğrudan LHC tarafından üretilemez. Bu yeni sonuç, Atlas'ın ince standart modelin etkilerini yüksek hassasiyetle inceleme yeteneğinin bir başka kanıtıdır. Standart Modelin tahminleriyle gözlemlenen uyum, enerji sınırındaki parçacık fiziğinin karışıklığını anlamak için başka bir bulmaca parçası sağlar.
