Fermilab'daki bilim adamları, 20 milyarın 1'inde bulduğu tek kuarklar oluşturan parçacık çarpışmalarını gözlemledi. Bu etkileşim çift kuarkların üretimine yol açar. Tek kuarkların üretimi, zayıf nükleer kuvveti içerir ve deneysel olarak tanımlanması daha zordur. Bu gözlem 1995'teki en büyük kuark keşfinin yapıldığı günden neredeyse 14 yıl sonra gerçekleşti.
Illinois, Chicago yakınlarında bulunan Fermilab’ın Tevatron'u şu anda dünyanın en güçlü çalışan parçacık hızlandırıcısı ve keşif, işbirlikleri üzerinde birlikte çalışan bilim adamları tarafından yapıldı. Bilim adamları, Higgs parçacığının devam eden araştırması için tekli kuarklar bulmanın önemli olduğunu söylüyor.
ABD Enerji Bakanlığı Yüksek Enerji Fiziği Bilim Ofisi Direktörü Dr. Dennis Kovar, “Tek kuark üretiminin gözlemlenmesi, Tevatron programı için önemli bir kilometre taşıdır” dedi. “Dahası, son derece hassas ve başarılı analiz Higgs arayışında önemli bir adımdır.”
Tek üst üretim için arama, samanlıkta iğne bulmayı kolaylaştırır. Her 20 milyar proton-antiproton çarpışmasından sadece biri tek bir üst kuark üretiyor. Daha da kötüsü, bu nadir olayların sinyali çok daha yüksek oranlarda gerçekleşen diğer “arka plan” süreçleri tarafından kolayca taklit edilir.
Tek bir üst kuark üretimini keşfetmek, Higgs bozonu araştırmasına benzer, çok büyük bir arka plandan son derece küçük bir sinyal çıkarma ihtiyacında zorluklar ortaya çıkarır. Tek bir üst keşif için öncü olan gelişmiş analiz teknikleri artık Higgs bozonu araştırmasında kullanılıyor. Ek olarak, tek üst ve Higgs sinyallerinin ortak arka planları vardır ve tek üst, Higgs parçacığı için bir arka plandır.
Tek bir keşif yapmak için CDF ve DZero işbirliklerinin fizikçileri, deneyleri tarafından kaydedilen proton-antiproton çarpışmalarının sonuçlarıyla yıllarca bağımsız olarak savaşarak geçirdiler.
CDF, 15 ülkedeki 63 kurumdan 635 fizikçinin uluslararası bir deneyidir. DZero, 18 ülkedeki 90 kurumdan 600 fizikçi tarafından gerçekleştirilen uluslararası bir deneydir.
Her takım, deneycilerin en iyi olayların görünmesini beklediklerine benzeyen birkaç bin çarpışma olayı belirledi. Gelişmiş istatistiksel analiz ve ayrıntılı arka plan modellemesi, birkaç yüz çarpışma olayının gerçek şeyi ürettiğini gösterdi. 4 Mart'ta iki ekip bağımsız sonuçlarını Fiziksel İnceleme Mektuplarına sundu.
İki işbirliği daha önce tek bir top araştırmasında ön sonuçlar bildirmişti. O zamandan beri, deneyciler analiz edilen veri miktarını ikiye katladılar ve seçim ve analiz tekniklerini keskinleştirdiler, bu da keşfi mümkün kıldı. Her deney için, arka plan olaylarının sinyali taklit etme olasılığı şu anda yaklaşık dört milyonda birdir ve her iki işbirliğinin de daha fazla keşfe yol açan iyi niyetli bir keşif iddiasında bulunmasına izin vermektedir.
Fermilab Direktörü Pier Oddone, “CDF ve DZero'nun bu hedefe ulaşmasından heyecan duyuyorum” dedi. “İki işbirliği, 1995'teki en iyi kuarkın keşfinden önce başlayarak son on beş yıldır bu nadir süreci arıyor. Bu atomaltı süreçlerin daha ayrıntılı olarak araştırılması, Standart Modelin ötesindeki fizik olaylarına bir pencere açabilir.”
Kaynak: Fermilab
