Ускорителят LHC потвъри едно от най-редките събития в Стандартния модел

Image: CERN

В забележителен пробив във физиката на елементарните частици, детекторът CMS на Големия адронен колайдер (LHC) за първи път е наблюдавал производството на единичен топ кварк в съчетание както с W, така и със Z бозон. Този процес, известен като tWZ производство, е изключително рядък – случва се само веднъж на приблизително един трилион сблъсъка на протони. Според учените, откриването му е сравнимо с „търсене на игла в купа сено с размера на олимпийски стадион.“

Наблюдението на tWZ производството предлага нов начин за изследване на Стандартния модел – теоретичната рамка, която описва фундаменталните частици и техните взаимодействия.

Чрез изучаване на това как топ кваркът взаимодейства с електрослабата сила – пренасяна от W и Z бозоните – изследователите могат да проверят точността и границите на Стандартния модел. Тъй като топ кваркът е най-тежката известна фундаментална частица, той има особено силна връзка с полето на Хигс. В резултат на това изследването на този процес може да даде нови следи за механизма на Хигс и дори да подскаже за явления, които излизат извън рамките на настоящите теоретични предсказания.

Image: CMS collaboration

Постигането на това измерване е било далеч от лесно. tWZ процесът е един от най-редките и най-сложни взаимодействия в рамките на Стандартния модел, които могат да бъдат наблюдавани в LHC. Неговият сигнал силно наподобява друг процес, известен като ttZ производство, при който топ кварк и анти-топ кварк се произвеждат заедно със Z бозон.

Този процес се случва около седем пъти по-често, което прави изключително трудно за физиците да разграничат истинските tWZ събития от фоновия шум. Успехът на екипа на CMS бележи значителна стъпка напред в изследването на границите на Стандартния модел и задълбочава нашето разбиране за Вселената на най-фундаментално ниво.