Fermilabi teadlased on täheldanud osakeste kokkupõrkeid, mis tekitavad üksikuid ülemist kvarki, leid on 1 20 miljardist. See interaktsioon viib paarikolmikute kvarkide moodustumiseni. Üksikute tippkvarkide tootmine hõlmab nõrka tuumajõudu ja seda on katseliselt raskem tuvastada. See tähelepanek leidis aset peaaegu 14 aastat kuni 1995. aastal toimunud kvargi avastamise päevani.
Fermilabi Tevatron, mis asub Chicago lähedal, Illinoisis, on praegu maailma võimsaim töötav osakeste kiirendi ning avastuse tegid teadlased, kes teevad koostööd koos. Teadlaste sõnul on Higgsi osakeste pideva otsimise jaoks oluline üksikute tippkvarkide leidmine.
„Ühtse kvargi tootmise jälgimine on Tevatroni programmi oluline verstapost,“ ütles USA energeetikaosakonna kõrge energiafüüsika teadusbüroo dotsent dr Dennis Kovar. "Lisaks on ülitundlik ja edukas analüüs oluline samm Higgsi otsimisel."
Ühtse toodangu otsimine muudab heinakuhjas nõela leidmise lihtsaks. Ainult üks iga 20 miljardi prooton-antiprotoni kokkupõrke korral tekitab ühe tippkvargi. Veelgi hullem, nende harvaesinevate sündmuste signaali jäljendavad kergesti muud „taust” protsessid, mis toimuvad palju suurema kiirusega.
Ühtse kvargi tootmise avastamine pakub väljakutseid, mis sarnanevad Higgsi bosoni otsinguga, kuna on vaja eraldada äärmiselt väike signaal väga suurelt taustalt. Üksiku tipu avastuse jaoks loodud täpsemad analüüsimeetodid on nüüd kasutusel Higgsi bosoni otsingus. Lisaks on üksikul ülaosas ja Higgsi signaalidel ühine taust ja üks ülaosa on ise Higgsi osakese taust.
Ühtse avastuse tegemiseks veetsid CDF ja DZero koostöö füüsikud aastaid oma katsete järgi registreeritud prooton-antiprotoni kokkupõrgete tulemuste põhjal iseseisvalt kammimist.
CDF on rahvusvaheline eksperiment, milles osaleb 635 füüsikut 15 asutuse 63 asutusest. DZero on rahvusvaheline eksperiment, mille viis läbi 600 füüsikut 90 asutuses 18 riigist.
Iga meeskond tuvastas mitu tuhat kokkupõrkejuhtumit, mis nägid välja sellised, nagu eksperimenteerijad eeldavad üksikute tippsündmuste ilmumist. Keerukas statistiline analüüs ja detailsed taustmudelid näitasid, et paarsada kokkupõrget põhjustasid reaalse asja. 4. märtsil esitasid kaks meeskonda füüsilise ülevaate kirjadele oma iseseisvad tulemused.
Kaks varasemat koostööd olid teatanud esialgsetest tulemustest singli tippu otsimisel. Pärast seda on eksperimenteerijad analüüsitud andmete koguse enam kui kahekordistanud ning teravdanud valiku- ja analüüsimeetodeid, muutes avastuse võimalikuks. Igas katses on tõenäosus, et taustalündmused on signaali võltsinud, nüüd vaid üks neljast miljonist, mis võimaldab mõlemal koostööl väita heauskset avastust, mis sillutab teed rohkematele avastustele.
"Mul on hea meel, et CDF ja DZero selle eesmärgi saavutasid," ütles Fermilabi direktor Pier Oddone. "Kaks koostööd on viimase viieteistkümne aasta jooksul otsinud seda haruldast protsessi, alustades enne tippkvargi avastamist 1995. aastal. Nende subatomaatiliste protsesside üksikasjalikum uurimine võib avada akna füüsikalistele nähtustele lisaks standardmudelile."
Allikas: Fermilab
