作者:欧洲核子研究中心安娜·洛佩斯 顶夸克和反夸克产生电子、μ子和来自底夸克的喷流的候选事件
信用:欧洲核子研究中心 CMS合作的最新研究结果开辟了以一种新的和独特的方式研究宇宙大爆炸后不久就存在的极端物质状态的途径
这一合作已经在大型强子对撞机(LHC)上看到了重核碰撞中顶夸克的证据
这不是这种特殊粒子——已知最重的基本粒子——第一次出现在粒子对撞机上
25年前，在特瓦特龙对撞机的质子-反质子碰撞中首次观察到顶夸克，此后在LHC的质子-质子和质子-原子核碰撞中发现并研究了顶夸克
但是，在一篇刚刚被《物理评论快报》接受发表的论文中描述的新发现，肯定会让实验学家和理论家们兴奋不已，因为对重核碰撞中的顶夸克的分析，为研究在这些碰撞中形成的夸克胶子等离子体提供了一种新的、独特的方法，而这种等离子体被认为存在于宇宙的早期
此外，这样的分析可以为重核内部夸克和胶子的排列带来新的曙光
用于研究夸克-胶子等离子体的粒子或探针并不缺乏
LHC实验长期以来一直使用几种类型的粒子来研究这种极端物质状态的性质，在这种极端物质状态下，夸克和胶子并不局限于复合粒子中，而是像粒子一样在液体中漫游，摩擦阻力很小
但是所有现有的探针都提供了关于等离子体的时间平均信息
相比之下，顶夸克由于其转变或衰变为其他粒子的特殊方式，可以提供等离子体在其生命周期不同时间的快照
“移动更快的顶夸克提供了后期的快照
欧洲粒子物理研究所的研究员古伊列梅·米尔哈诺解释说:“通过将顶夸克以不同速度拍摄的快照进行组合，我们希望最终有可能制作出一部关于夸克胶子等离子体演化的电影。”他与人合著了一篇关于用顶夸克探测夸克胶子等离子体的理论研究
“新的内容管理系统结果代表着这条道路上的第一步
" CMS合作在一个来自能量为5的铅-铅碰撞的大数据样本中发现了顶夸克的证据
02 TeV
该小组寻找产生顶夸克和顶反夸克的碰撞
这些夸克很快衰变为一个W玻色子和一个底夸克，反过来它们也很快衰变为其他粒子
宇宙微波物理学家寻找最终衰变产物是带电轻子(电子或它们更重的表亲μ子)和来自底部夸克的多粒子“射流”的特殊情况
在分离和计算这些顶部反粒子碰撞事件后，CMS估计了铅-铅碰撞通过带电轻子和底部夸克产生顶部反粒子对的概率
这个结果有大约4个标准差的统计显著性，所以它还没有超过5个标准差的阈值，而这5个标准差是要求观察顶夸克产生的
但是它代表了这个过程的重要证据——只有一个0
结果有003%的概率是统计上的侥幸
更重要的是，这个结果与理论预测相一致，也与以前在相同碰撞能量下质子-质子碰撞概率测量的推断相一致
“我们的结果证明了CMS实验在重核碰撞的复杂环境中进行顶夸克研究的能力，”堪萨斯大学博士后研究员、CMS物理学家圣乔治·克瑞因特拉斯说，“这是将顶夸克用作夸克-胶子等离子体的新的强有力探针的第一步
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