შესავალი

ტოპ კვარკი არის დღეისათვის ყველაზე მძიმე ფუნდამენტური ნაწილაკი. სტანდარტული მოდელის მიხედვით t-კვარკის დაშლა ძირითადად ელექტრო-სუსტი ურთიერთქმედებით ხდება მასურ ზედაპირზე W-ბოზონის და b-კვარკის მეშვეობით. დიდი მასის გამო t-კვარკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა (10^-25 წმ) ნაკლებია ადრონიზაციის დროზე (10^-24 წმ), რაც საშუალებას გვაძლევს იგი განვიხილოთ როგორც თავისუფალი. რადგან t-კვარკის სიცოცხლის ხანგრძლივობა ასევე მცირეა დეპოლარიზაციის დროზე (10^-21 წმ), W-ბოზონი კი მასურ ზედაპირზე იბადება, სპინური ინფორმაცია გადადის ამ კვარკის დაშლის პროდუქტებში.

ადრონულ ამაჩქარებელზე t-კვარკი უმეტესად ტოპ-ანტიტოპ წყვილებში წარმოიქმნება. ალტერნატიული პროცესი ერთი ტოპის დაბადებაა. თუმცა ტოპ-ანტიტოპის წარმოქმნა ძლიერი ურთიერთქმედებით ხდება და გაცილებით დიდი კვეთა აქვს ვიდრე ერთი ტოპის დაბადებას. შეიძლება ინახოს, რომ ტოპ-ანტიტოპ შემთხვევებში t-კვარკი არ არის პოლარიზებული, რასაც ერთი ტოპის შემთხვევებზე ვერ ვიტყვით. ეს დასკვნა ემყარება LHC მასათა ცენტრის სისტემაში 8 TeV ენერგიაზე ატლას დეტექტორისთვის შექმნილი სიმულაციის ანალიზს.

დეტალური აღწერა

განვიხილოთ ნახ. 1-ზე გამოსახული ერთი t-კვარკის დაბადების ფეინმანის დიაგრამის შესაბამისი პროცესი. დაჯახებაში მონაწილე პროტონის ერთ-ერთი მსუბუქი კვარკი q ვირტუალური W-ბოზონის გაცვლით ურთიერთქმედებს b-კვარკთან და გადადის ტოპ და იგივე q’ კვარკში. დაშლის t-არხში კი გვაქვს b-კვარკი და ლეპტონი თავისი ნეიტრინოთი. მიზანია t-კვარკის პოლარიზაციის გარკვევა დაშლის პროდუქტების მეშვეობით.

სიმულაციის პირველი ნაწილი მოიცავს იდეალიზირებულ შემთხვევას სადაც ექსპერიმენტულ ცდომილებებს არ ვითვალისწინებთ, ფაქტობრივად ვაგებთ თეორიულ წინასწარმეტყველებას სტანდარტული მოდელის მიხედვით.

ვაგებთ კუთხურ განაწილებას ლეპტონსა და სპინის კვანტიზაციის ღერძს შორის, რომელიც ამ შემთხვევაში არის დამზერილი q’ კვარკის იმპულსის მიმართულება. (პროცედურის დეტალური აღწერა იხილეთ დამატებით ლიტერატურაში). კუთხური განაწილების ასიმეტრიით ვარკვევთ t-კვარკის პოლარიზაციას, ტოპი პოლარიზაბულია განხილული ტიპის შემთხვევებში.

ექსპერიმენტული მონაცემები თეორიული წინასწარმეტყველებულისგან განსხვავდება მთელი რიგი ექსპერიმენტული თავისებურების გამო (ცდომილებები, დეტექტორთან და სხვა ხელსაწყოსთან ურთიერთქმედება, სენსორების არასრულყოფილი რეაგირება და სხვა).

სიმულაციის შემდეგი ამოცანაა ეს შემთხვევები დეტექტორში გაატაროს. თუ თავდაპირველად ყველა დაშლის შემთხვევას ვითვალისწინებდით, ეხლა დამატებით მოგვიწევს ზოგი შემთხვევის დაწუნება მისი მონაცემების გამო. მაგალითად არჩეული ელექტრონების შებრუნებული მომენტი pt > 25 GeV. არჩეული მონაცემებით ისევ ვაგებთ კუთხურ განაწილებას (ნახ. 2), რომელიც წინასგან განსხვავდება.

რეალურად ექსპერიმენტის შედეგები აღირიცხება ყველა ურთიერთქმედების და ხარვეზის შემდეგ რაც რეალურ სურათს ამახინჯებს. ამის თავიდან ასაცილებლად ატარებენ პროცედურას unfolding (ნახ. 3).

იქმნება ე. წ. მიგრაციის მატრიცა, რომელიც წარმოადგენს ალბათობას, რომ გაზომვის არასრულყოფილების, დეტექტორის თუ სხვა ხარვეზების გამო მონაცემი განაწილების ერთი არედან მეორეში გადავიდა (ნახ. 5).

წყარო:

https://cds.cern.ch/record/2280996/files/report-Mariam-Chitishvili%20(2).pdf