CERN araştırmacıları, standart model hesaplamaları için önemli bir girdi olan ölçülmüş üst kuark kütle değerinin hassasiyetini artırmada büyük ilerleme kaydetti.
Üst kuark 1995 yılında bulunduğunda, bilim insanları kütlesinin 151 ila 197 GeV/c2 arasında değiştiğini hesapladılar ve bu da onu bilinen en ağır temel parçacık haline getirdi. O zamandan beri araştırmacılar üst kuarkın kütlesini netleştirmek için daha fazla bilgi topladılar.
En Hassas Üst Kuark Kütle Değeri Nedir?
İsviçre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC), CMS ve ATLAS İşbirlikleri 15 farklı gözlemi birleştirerek üst kuark kütlesi için bugüne kadarki en doğru sayıyı elde etti: 172,52 ± 0,33 GeV/c2.
Parçacık fiziğinin standart modelinin sıra dışı süreçlerle ilişkili parametreleri tahmin etmek için kullandığı önemli bir parametre üst kuarkın kütlesidir. Bu nedenle, yeni üst kuark kütle ölçümü sayesinde hesaplamaların iyileştirilmesi ve Higgs bozonunun özelliklerine yapılan kuantum düzeltmeleri gibi sorunların daha iyi anlaşılması mümkün olacaktır.
2011’e kadar faaliyette olan bir parçacık hızlandırıcısı olan Tevatron’daki proton-antiproton çarpışmalarında oluşturulan üst-antitop-kuark çiftlerinin ölçümleri, üst-kuark kütlesinin ilk tespitini yapmak için kullanıldı. Yeni değeri belirlemek için bu tür üst-antitop-kuark çiftlerinin ölçümlerinin yanı sıra daha nadir görülen tek yukarı-kuark olaylarının ölçümleri de gerekliydi.
10-25 saniyeden daha kısa bir sürede bir üst kuark bir W bozonu salar ve bir aşağı kuarka dönüşerek bir kararlı parçacık akışı üretir.
Bu parçacıkların özellikleri, üst kuarkın kütlesinin yeniden oluşturulmasına olanak tanır.
CMS ve ATLAS işbirlikleri son analizlerinde çarpışma verilerinin eksikliğinden kaynaklanan istatistiksel belirsizliği dikkate almıştır. Ayrıca, üst kuarkın kütlesini LHC dedektörlerinde görülen parçacıkların özelliklerine bağlayan hesaplamalarda ortaya çıkan yirmi beş sınıf sistematik yanlışlığı da hesaba kattılar. Birleşik çabayla, 15 girdi değerinin en iyisinden %31 daha doğru bir kütle değeri elde edildi.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v17/s57
