Физики коллаборации ATLAS на Большом адронном коллайдере (БАК) провели два исследования, целью которых было измерение скоростей образования пар верхних кварков вместе с нижними и очарованными кварками. Эти исследования предоставляют ценную информацию о квантовой хромодинамике (КХД), теории, описывающей сильное взаимодействие.

В двух недавних исследованиях коллаборация ATLAS проанализировала данные о столкновениях протонов, полученные в ходе эксперимента LHC Run 2 (2015–2018), чтобы измерить частоту образования пар топ-кварков вместе с очарованными кварками, а также изучить подробную динамику этих процессов.

Детектор ATLAS. Источник: CERN

Первое исследование было сосредоточено на измерении частоты образования пар верхних кварков вместе со «струями» частиц, производимых нижними кварками (b-струями). Чтобы идентифицировать их с высокой точностью, исследователи использовали инструменты, называемые «алгоритмами маркировки ароматов». Анализируя события с противоположно заряженными парами электрон-мюон и по крайней мере тремя или четырьмя b-струями, физики ATLAS провели самые точные на сегодняшний день измерения полных сечений этого процесса.

Результаты сравнивались с несколькими теоретическими предсказаниями для оценки точности моделирования этого процесса. Исследователи также изучили свойства, такие как импульсы b-струй и полная энергия струй, чтобы проверить, насколько хорошо симуляции рождения пары верхних кварков соответствуют данным.

Второе исследование ATLAS открыло новые горизонты, предоставив первое специализированное измерение ATLAS частоты образования пар верхних кварков вместе со струями, исходящими из очарованных кварков (c-струи). Физики ATLAS проанализировали события с одним или двумя лептонами (электронами и мюонами), используя специальный алгоритм маркировки ароматов, разработанный специально для этого исследования.

Исследование показало, что большинство теоретических моделей дали разумное согласие с данными, хотя они, как правило, недооценили скорости производства c-струй. Эти результаты подчёркивают необходимость уточненных симуляций этих процессов для улучшения будущих измерений.

В совокупности эти исследования углубляют понимание взаимосвязи верхнего кварка с нижними и очарованными кварками в рамках КХД. Кроме того, они прокладывают путь для новых исследований более редких процессов с участием верхних кварков, таких как одновременное рождение четырёх верхних кварков, которые могут раздвинуть границы известной физики.

Оба исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.