美國能源部費米國家加速器實驗室的科學家們表示,他們在粒子對撞實驗中觀察(chá)到了單個頂誇克的產生。單頂誇(kuā)克的發現證實了粒子物理學(xué)中包括誇克總數在(zài)內的一些重要參數,對費米實驗室Tevatron加速器正在(zài)進行的尋找上帝粒子“希格斯玻色子”的工作有重要意義。相(xiàng)關研究論文刊登在3月4日的《物理評論快報》上。
此前,頂誇克(kè)隻(zhī)是在強核力(lì)產生時才能觀察到,這種相互作用可導致產生一對頂誇克。單頂誇克的產生涉及到弱核力,因此(cǐ)很難用實(shí)驗進行證明。單頂誇克的發現距1995年首次(cì)發現頂誇克已經過(guò)了大約14年的時(shí)間。
尋找單(dān)頂誇克(kè)的難度猶如大海撈針,因為每200億次質子(zǐ)?反質子碰(pèng)撞中隻有一次才能產生一個單(dān)頂(dǐng)誇克,更糟的是,這些非常罕見的信號還很容易與(yǔ)那些發生幾(jǐ)率高得多的其(qí)他“背景”進程相混淆。
美(měi)國(guó)能源(yuán)部高能物理科學辦公室副(fù)主任丹尼斯(sī)?庫瓦博士認為,單頂誇克的發現是Tevatron計劃的一(yī)個重要裏程碑,高靈(líng)敏(mǐn)度和成功的分析是尋找希格斯粒子的重要一步。
發現單頂誇克的難度並不亞於尋找希格斯玻色子,需要從很大(dà)的背景中提取一個極小的信號。開創了(le)單頂誇克發現的先進分析技術目前也正被用於(yú)搜尋希格斯玻色子。此(cǐ)外(wài),單頂誇克信號和希格斯玻色子信(xìn)號具(jù)有相同的背景,單頂(dǐng)誇克本身(shēn)就是尋找希格斯玻色(sè)子的一個背(bèi)景。
為了發現單頂誇(kuā)克,費米CDF和(hé)D0實驗室的科學家們一起合作,花了數年時間(jiān),對他們(men)所記錄的質子?反(fǎn)質子碰撞實驗結果進行了單獨梳理。每個小組負責辨別(bié)最有可能發生單頂誇克的數千個碰撞事件。經過複雜的統計分析和建立詳細的背景模型,他們發現隻有數百起碰撞事件會產生單頂誇(kuā)克。
研究人員之前已經報告過關(guān)於尋(xún)找單頂誇克(kè)的(de)初步研究成果(guǒ),自此以(yǐ)後,研究人員分(fèn)析了(le)超(chāo)過原先一倍以上的數據量,再加上頂尖的選擇和分析技術的采用(yòng),最終(zhōng)使這項發現成為了現實。對於每個實驗來說,從背景事件中誤判信號的(de)概率目前(qián)僅為大約四百萬分之一(yī),這(zhè)使研究人員得以(yǐ)大膽宣稱發現(xiàn)的是真實的單頂誇(kuā)克。