Физики из эксперимента ATLAS добились рекордной точности в измерении скоростей образования пар топ-кварков

Ученые из коллаборации ATLAS, работающей на Большом адронном коллайдере (БАК), осуществили два эксперимента, цель которых заключалась в оценке скорости образования пар верхних кварков с нижними и очарованными кварками. Эти исследования внесли важный вклад в развитие квантовой хромодинамики (КХД) — теории, описывающей сильное ядерное взаимодействие.

Исследованием данных столкновений протонов, проведенных в рамках эксперимента LHC Run 2 (2015-2018 гг.), коллаборация ATLAS стремилась измерить частоту формирования пар топ-кварков с очарованными кварками, а также детально изучить динамику таких процессов.

Первоначально исследование было нацелено на определение частоты формирования пар верхних кварков совместно с потоками частиц, порождаемыми нижними кварками (b-струями). Для точной идентификации этих частиц ученые задействовали специальные инструменты, известные как «алгоритмы маркировки ароматов». Анализируя события с противоположно заряженными парами электронов и мюонов и, как минимум, тремя или четырьмя b-струями, эксперты ATLAS достигли наибольшей точности в измерении поперечных сечений этого явления на сегодняшний день.

Полученные результаты сравнили с несколькими теоретическими моделями, чтобы оценить точность их предсказаний. Ученые также исследовали такие характеристики, как импульсы b-струй и общая энергия струй, для проверки соответствия симуляций данных о рождении пар верхних кварков.

Второй эксперимент ATLAS открыл новые перспективы, представив первое специализированное измерение частоты возникновения пар верхних кварков с потоками, исходящими от очарованных кварков (c-струи). Исследуя события с одним или двумя лептонами (электронами и мюонами), физики применили уникальный алгоритм маркировки ароматов, специально разработанный для этого анализа.

Эксперимент продемонстрировал, что большинство теоретических моделей показали разумное совпадение с полученными данными, хотя зачастую недооценивали уровень производства c-струй. Эти результаты подчеркивают необходимость улучшения моделирования данных процессов для повышения точности будущих измерений.

Эти исследования в совокупности расширяют понимание взаимодействия верхнего кварка с нижними и очарованными кварками в контексте КХД. Более того, они формируют основу для новых исследований более редких процессов с участием верхних кварков, таких как образование четырех верхних кварков одновременно, что может открыть новые грани известной нам физики.

Оба исследования доступны на сервере препринтов arXiv.

 

Источник: iXBT