Вместе четыре эксперимента объединили свои возможности анализа данных, чтобы прийти к лучшему в мире значению массы топ-кварка 173.34 плюс / минус 0.76 ГэВ / c2.
Эксперименты на LHC в лаборатории CERN в Женеве, Швейцария, и на коллайдере Tevatron в Фермилаб, недалеко от Чикаго, штат Иллинойс, США, — единственные, в которых когда-либо наблюдались топ-кварки — самые тяжелые элементарные частицы, которые когда-либо наблюдались. Огромная масса топ-кварка (более чем в 100 раз больше массы протона) делает его одним из самых важных инструментов в поисках физиков, чтобы понять природу Вселенной.
Новое точное значение массы топ-кварка позволит ученым дополнительно проверить математическую схему, которая описывает квантовые связи между топ-кварком, частицей Хиггса и носителем электрослабой силы, W-бозоном.
Теоретики исследуют, как новое, более точное значение изменит прогнозы относительно стабильности поля Хиггса и его влияния на эволюцию Вселенной. Это также позволит ученым искать несоответствия в Стандартной модели физики элементарных частиц — искать намек на новую физику, которая приведет к лучшему пониманию природы Вселенной.
«Объединение данных из CERN и Fermilab для получения точного результата массы топ-кварка является убедительным свидетельством его важности для понимания природы», — сказал директор Fermilab Найджел Локьер. «Это отличный пример международного сотрудничества в нашей области."
Всего в четырех экспериментальных коллаборациях участвуют более шести тысяч ученых из более чем 50 стран. Эксперименты CDF и DZero открыли топ-кварк в 1995 году, а Тэватрон произвел около 300000 событий топ-кварка за время своего 25-летнего существования, завершенного в 2011 году.
С момента начала работы коллайдера в 2009 году, LHC произвел около 18 миллионов событий с топ-кварками, что сделало его ведущей в мире фабрикой топ-кварков.
«Совместное соревнование — это название игры», — сказал генеральный директор CERN Рольф Хойер. "Конкуренция между экспериментальными коллаборациями и лабораториями подстегивает нас, но такое сотрудничество лежит в основе глобальных усилий по физике элементарных частиц и имеет важное значение для углубления наших знаний о вселенной, в которой мы живем."
Каждая из четырех коллабораций ранее опубликовала свои индивидуальные измерения массы топ-кварка. Их объединение потребовало тесного сотрудничества между четырьмя экспериментами, детального понимания методов и неопределенностей друг друга.
В каждом эксперименте измерялась масса топ-кварка с использованием нескольких различных методов путем анализа различных каналов распада топ-кварка с использованием сложных методов анализа, разработанных и усовершенствованных за более чем 20 лет исследований топ-кварка, начиная с Тэватрона и продолжаясь на LHC.
Совместное измерение было отправлено в электронный архив arXiv и доступно по адресу: http: // arxiv.org / abs / 1403.4427