Các nhà khoa học tại Fermilab đã quan sát các vụ va chạm hạt tạo ra các quark đơn hàng đầu, một trong 20 tỷ tìm thấy. Sự tương tác đó dẫn đến việc sản xuất các cặp quark hàng đầu. Việc sản xuất các quark đơn hàng đầu liên quan đến lực hạt nhân yếu và khó xác định bằng thực nghiệm. Quan sát này xảy ra gần 14 năm cho đến ngày phát hiện ra quark hàng đầu vào năm 1995.
Fermilab sườn Tevatron, nằm gần Chicago, Illinois hiện là máy gia tốc hạt hoạt động mạnh nhất thế giới, và phát hiện này được thực hiện bởi các nhà khoa học cùng nhau hợp tác. Các nhà khoa học cho biết việc tìm kiếm các hạt quark hàng đầu có ý nghĩa đối với việc tìm kiếm liên tục hạt Higgs.
Tiến sĩ Dennis Kovar, Phó Giám đốc Văn phòng Khoa học Vật lý Năng lượng Cao tại Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cho biết, Quan sát về sản xuất quark hàng đầu là một cột mốc quan trọng đối với chương trình Tevatron. Hơn nữa, phân tích rất nhạy cảm và thành công là một bước quan trọng trong quá trình tìm kiếm hạt Higgs.
Tìm kiếm sản xuất một đầu làm cho việc tìm kim trong một đống cỏ trông dễ dàng. Chỉ một trong 20 tỷ va chạm proton-antiproton tạo ra một quark đỉnh. Thậm chí tệ hơn, tín hiệu của những sự cố hiếm gặp này dễ dàng bị bắt chước bởi các quá trình nền tảng khác trên nền tảng khác xảy ra với tốc độ cao hơn nhiều.
Khám phá việc sản xuất quark hàng đầu đưa ra những thách thức tương tự như tìm kiếm boson Higgs trong nhu cầu trích xuất một tín hiệu cực kỳ nhỏ từ một nền rất lớn. Các kỹ thuật phân tích nâng cao tiên phong cho khám phá hàng đầu hiện đang được sử dụng cho tìm kiếm boson Higgs. Ngoài ra, các đỉnh đơn và tín hiệu Higgs có điểm chung và đỉnh đơn là nền tảng cho hạt Higgs.
Để thực hiện khám phá đơn đỉnh, các nhà vật lý của sự hợp tác CDF và DZero đã mất nhiều năm để chống lại một cách độc lập thông qua kết quả của các va chạm proton-antiproton được ghi nhận bởi các thí nghiệm của họ, tương ứng.
CDF là một thí nghiệm quốc tế của 635 nhà vật lý từ 63 tổ chức ở 15 quốc gia. DZero là một thí nghiệm quốc tế được thực hiện bởi 600 nhà vật lý từ 90 tổ chức ở 18 quốc gia.
Mỗi đội xác định vài nghìn sự kiện va chạm trông giống như cách các nhà thí nghiệm mong đợi các sự kiện hàng đầu sẽ xuất hiện. Phân tích thống kê tinh vi và mô hình nền chi tiết cho thấy một vài trăm sự kiện va chạm đã tạo ra sự thật. Vào ngày 4 tháng 3, hai đội đã gửi kết quả độc lập của họ tới Thư đánh giá vật lý.
Hai sự hợp tác trước đó đã báo cáo kết quả sơ bộ về việc tìm kiếm đỉnh đơn. Kể từ đó, các nhà thí nghiệm đã tăng gấp đôi số lượng dữ liệu được phân tích và mài giũa kỹ thuật lựa chọn và phân tích, giúp cho việc khám phá trở nên khả thi. Đối với mỗi thử nghiệm, xác suất các sự kiện nền đã làm giả tín hiệu giờ chỉ là một trong gần bốn triệu, cho phép cả hai hợp tác để yêu cầu một khám phá chân thực mở đường cho nhiều khám phá hơn.
Tôi cảm thấy vui mừng khi CDF và DZero đạt được mục tiêu này, Giám đốc Fermilab, ông Dock Oddone nói. Hai hợp tác đã tìm kiếm quá trình hiếm hoi này trong mười lăm năm qua, bắt đầu trước khi phát hiện ra quark hàng đầu vào năm 1995. Điều tra các quá trình hạ nguyên tử này một cách chi tiết hơn có thể mở ra một cửa sổ cho các hiện tượng vật lý ngoài Mô hình Chuẩn.
Nguồn: Fermilab
