2023 წლის 24 მარტს, მორიონის ტრადიციულ 57-ე კონფერენციაზე, რომელიც წელს სამთო კურორტ ლა-ტიუილიში (იტალიის ალპები) ტარდება, ATLAS და CMS კოლაბორაციებმა დაადასტურეს CERN-ში განთავსებულ დიდი ადრონული კოლაიდერზე ოთხი t-კვარკის ერთდროული დაბადების იშვიათი მოვლენის დამზერა. ფენომენი შესწავლილი იქნა დიდი ადრონული კოლაიდერის მეორე გაშვების (2015–2018 წლებში) მონაცემების გამოყენებით. CERN-ის ორივე ძირითადი ექსპერიმენტის მონაცემებმა დააკმაყოფილა აღმოჩენისთვის აუცილებელი 5-სიგმა სტატისტიკური სანდოობის მოთხოვნა და მოვლენა დადასტურებულ იქნა.

t-კვარკი არის ყველაზე მძიმე ნაწილაკი სტანდარტულ მოდელში, რაც ნიშნავს, რომ მას აქვს ყველაზე ძლიერი ბმა ჰიგსის ბოზონთან. ეს კი ამ ნაწილაკს აქცევს იდეალურ საშუალებად სტანდარტული მოდელის მიღმა ფიზიკის კვლევისთვის.

არსებობს t-კვარკი დაბადები სხვადასხვა არხები. უმეტესად, ისინი დაიმზირება კვარკ-ანტიკვარკის წყვილებად, ზოგჯერ კი დამოუკიდებლად. სტანდარტული მოდელის თანახმად, ოთხი t-კვარკი (ორი t კვარკ-ანტიკვარკის წყვილი) შეიძლება ერთდროულად დაიბადოს, თუმცა ამ მოვლენის ალბათობა დაახლოებით 70,000-ჯერ მცირეა ერთ t კვარკ-ანტიკვარკის წყვილის გაჩენასთან შედარებით, რაც ამ ფენომენის დამზერას ძალიან რთულს ხდის. ოთხი t-კვარკის დაბადება პირველი შემჩნეული იქნა ATLAS კოლაბორაციის მიერ 2020 და 2021 წლებში და CMS-ის მიერ 2022-ში, მაგრამ აქამდე არ ყოფილა სისტემატურად შესწავლილი.

იმასთან ერთად, რომ ოთხი t-კვარკის ერთდროული დაბადება იშვიათია, ასევე ძალიან რთულია მისი დეტექტირება. როდესაც ფიზიკოსები იკვლევენ რაიმე მოვლენას, ისინი ეძებენ შემდგომი დაშლების დამახასიათებელ რეაქციებს - მოვლენის „სიგნატურას“. ყველა t-კვარკი იშლება W ბოზონად და b-კვარკად. თავად W ბოზონი კი შემდგომ წარმოქნის დამუხტულ ლეპტონს და ნეიტრინოს, ან კვარკ-ანტიკვარკის წყვილს. ასე რომ ოთხი t-კვარკი დაბადების „სიგნატურა“ შეიძლება ძალიან განსხვავებული იყოს - ნოლიდან ოთხ დამუხტულ ლეპტონამდე დაბადება და კვარკების 12 ჭავლამდე გაჩენა, რაც ამ მოვლენის გამოკვლევას ართულებს.

ოთხი t-კვარკის ერთდროული დაბადების შესასწავლად, ATLAS ისე CMS კოლაბორაციებმა გამოიყენეს მანქანური სწავლების ახალ მეთოდები. ისინი ცდილობდნენ შეექმნათ ალგორითმი, რომლის საშუალებითაც სწორად შეარჩევდნენ ყველაზე ალბათურ არხებს. ალგორითმი იყენებდა ოთხი t-კვარკის გაჩენის „სიგნატურას” რამდენიმე ელექტრონით, მიუონითა და b-კვარკების ჭავლებით. ორივე ექსპერიმენტი ეძებდა შემთხვევას, რომლის დროსაც დაშლის შედეგად მიიღება ორი ან მეტი ლეპტონი.

ოთხი t-კვარკის ერთდროული წარმოქმნის პირდაპირი დაკვირვება წარმოადგენს მნიშვნელოვან ნაბიჯს ამ ნაწილაკების შესწავლის საქმეში. ორივე ექსპერიმენტი გეგმავს ამ მოვლენაზე დაკვირვების გაგრძელებას LHC-ს მესამე გაშვების მონაცემების გამოყენებით, რომელიც 2022 წლის ივლისში დაიწყო.

წყარო:

https://home.cern/news/news/physics/atlas-and-cms-observe-simultaneous-production-four-top-quarks