מדענים ב"פרמילאב "הבחינו בהתנגשויות של חלקיקים המייצרים קווארקים עליונים בודדים, 1 מתוך 20 מיליארד. אינטראקציה זו מובילה לייצור זוגות קווארקים עליונים. הייצור של קווארקים עליונים בודדים כרוך בכוח הגרעיני החלש וקשה יותר לזהות אותו באופן ניסיוני. תצפית זו התרחשה כמעט 14 שנים ליום הגילוי העליון של הקווארק בשנת 1995.
Tevatron של פרמילאב, שנמצא בסמוך לשיקגו, אילינוי, הוא כיום מאיץ החלקיקים החזק ביותר בעולם, והתגלית נעשתה על ידי מדענים שעבדו יחד על שיתופי פעולה. מדענים אומרים שלמציאת קוורקים ראשונים בודדים יש משמעות לחיפוש המתמשך אחר חלקיק היגס.
"תצפית על ייצור היי-קווק הבודד היא אבן דרך חשובה לתכנית טווטרון," אמר ד"ר דניס קובאר, מנהל חבר במשרד המדע לפיזיקה גבוהה באנרגיה במחלקת האנרגיה האמריקאית. "יתר על כן, הניתוח הרגיש והמצליח ביותר הוא צעד חשוב בחיפוש אחר ההיגס."
חיפוש אחר יצור יחיד מוביל להראות קל למצוא מחט בערימת שחת. רק אחד מכל 20 מיליארד התנגשויות פרוטון-אנטי-פרוטון מייצר קווארק עליון יחיד. חמור מכך, האות של המופעים הנדירים הללו מוחק בקלות על ידי תהליכי "רקע" אחרים המתרחשים בשיעורים גבוהים בהרבה.
גילוי ייצור היי-קווק הבודד מציג אתגרים הדומים לחיפוש בוסון של היגס בצורך להפיק אות קטן במיוחד מרקע גדול מאוד. טכניקות ניתוח מתקדמות שיצאו לפיתוח הגילוי הבודד משמשות כעת לחיפוש בוזון היגס. בנוסף, לראש הדף ולאותות היגס יש רק רקע משותף, והחלק העליון יחיד הוא בעצמו רקע לחלקיק היגס.
כדי לגלות את הגילוי הבודד, פיזיקאים של שיתופי פעולה CDF ו- DZero בילו שנים בסירוק באופן עצמאי דרך תוצאות התנגשויות פרוטון-אנטי-פרוטון שנרשמו על ידי הניסויים שלהם, בהתאמה.
CDF הוא ניסוי בינלאומי של 635 פיסיקאים מ -63 מוסדות ב -15 מדינות. DZero הוא ניסוי בינלאומי שנערך על ידי 600 פיסיקאים מ 90 מוסדות ב 18 מדינות.
כל צוות זיהה כמה אלפי אירועי התנגשות שנראו כמו הנסיינים מצפים שאירועים מובילים יחידים יופיעו. ניתוח סטטיסטי מתוחכם ומודלי רקע מפורטים הראו שכמה מאות אירועי התנגשות הניבו את הדבר האמיתי. ב- 4 במרץ, שתי הקבוצות הגישו את תוצאותיהן העצמאיות למכתבי ביקורת פיזית.
שני שיתופי הפעולה קודם לכן דיווחו על תוצאות ראשוניות בחיפוש אחר הדף הבודד. מאז, ניסו החוקרים יותר מכפל את כמות הנתונים שניתחו וחידדו טכניקות בחירה וניתוח, מה שמאפשר את התגלית. עבור כל ניסוי, ההסתברות שאירועי רקע זייפו את האות היא כעת רק אחת מתוך כמעט ארבעה מיליון, מה שמאפשר לשני שיתופי הפעולה לטעון תגלית הוגנת אשר סוללת את הדרך לתגליות נוספות.
"אני נרגש מכך ש- CDF ו- DZero השיגו מטרה זו," אמר מנהל פרמילאב, פייר אודון. "שני שיתופי הפעולה חיפשו את התהליך הנדיר הזה במשך חמש עשרה השנים האחרונות, החל לפני גילויו של הקווארק העליון בשנת 1995. חקירת תהליכים תת-אטומיים אלה ביתר פירוט עשויה לפתוח חלון לתופעות פיזיקליות מעבר למודל הסטנדרטי."
מקור: פרמילאב
