Первое наблюдение рождения одиночного топ-кварка вместе с W- и Z-бозонами

Эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК) ежедневно фиксируют редкие события, но некоторые из них исключительно редки, как, например, последний результат, полученный коллаборацией CMS. Впервые коллаборация наблюдала рождение одиночного топ-кварка вместе с W- и Z-бозонами — это крайне редкий процесс, который происходит лишь раз в триллионе столкновений протонов.

Открытие нового окна в понимании фундаментальных сил природы

Создание топ-кварка, W-бозона и Z-бозона, известное как tWZ-производство, открывает новое окно для понимания фундаментальных сил природы. Изучая tWZ-производство, физики могут исследовать взаимодействие топ-кварка с электрослабым взаимодействием, которое переносится W- и Z-бозонами.

Потенциал для углубления понимания механизма Хиггса

Кроме того, топ-кварк — это самая тяжёлая из известных фундаментальных частиц, что означает его сильное взаимодействие с полем Хиггса. Изучение tWZ-процесса может дать нам более глубокое понимание механизма Хиггса. Это также может указать на признаки новых явлений и физики за пределами Стандартной модели.

Сложность наблюдения tWZ-производства

Однако наблюдать tWZ-производство непросто. Это не только один из самых редких процессов Стандартной модели, который в настоящее время можно наблюдать на БАК, но и его анализ очень сложен. Этот процесс очень похож на другой, известный как ttZ-производство, при котором топ-кварк и антитоп-кварк производятся вместе с Z-бозоном. Производство ttZ происходит примерно в семь раз чаще, чем tWZ, что означает наличие большого количества фонового шума, который исследователи должны идентифицировать.

Использование передовых методов анализа

«Из-за своей редкости и сходства с процессом ttZ наблюдение tWZ-производства требует передовых методов анализа, включая современное машинное обучение», — говорит Альберто Бельведере, исследователь коллаборации CMS в DESY. Используя свой алгоритм машинного обучения, исследователи смогли отделить сигнал от tWZ-производства от фоновых данных.

Результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv

Результаты доступны на сервере препринтов arXiv. Коллаборация CMS обнаружила, что скорость tWZ-производства была немного выше, чем предсказывала теория. Будущие данные и анализ прояснят, является ли это просто статистической флуктуацией или первым намёком на что-то за пределами известных законов физики.

«Если есть неизвестные взаимодействия или частицы, наблюдаемое отклонение между измеренной скоростью [tWZ-производства] и предсказанием быстро станет больше с увеличением энергии исходящих частиц, — говорит Роман Коглер, исследователь коллаборации CMS в DESY. — Это эффект, уникальный для процесса tWZ».

Важность открытия

Коллаборация CMS отметила первое наблюдение явления, столь редкого, что оно происходит лишь раз в триллионе протон-протонных столкновений. Это ещё одно напоминание о способности БАК раскрывать самые сокровенные тайны природы.

Предоставлено CERN

Ноябрь 2025

  • Октябрь 2025
  • Сентябрь 2025
  • Август 2025
  • Июль 2025
  • Июнь 2025
  • Май 2025
  • Апрель 2025
  • Март 2025