阿特拉斯實驗（ATLAS）研究的最有趣粒子之一是頂夸克。作為已知最重的基本粒子，頂夸克在粒子物理學標準模型中發(fā)揮著獨特的作用，也許在超越標準模型的物理中也是如此。

在歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機(LHC)的運行過程中，質(zhì)子束在質(zhì)心能量為13tev情況下發(fā)生高亮度的碰撞。這使得阿特拉斯能夠探測和測量涉及頂夸克反頂夸克對的空前數(shù)量事件，為阿特拉斯的物理學家，提供了一個獨特機會來深入了解頂夸克性質(zhì)。

由于參與產(chǎn)生粒子之間存在“偷偷摸摸”的干涉，在ATLAS探測器中，頂夸克和反頂夸克質(zhì)子束方向產(chǎn)生的量并不相等。相反，頂夸克優(yōu)先在LHC碰撞中心產(chǎn)生，而反頂夸克優(yōu)先在較大角度產(chǎn)生。這就是所謂的“電荷不對稱”。電荷不對稱類似于費米實驗室Tevatron對撞機測量到的一種現(xiàn)象，被稱為“前后”不對稱。在Tevatron，對撞光束分別由質(zhì)子和反質(zhì)子組成，這導致頂夸克和反頂夸克以非中心的角度產(chǎn)生，但方向相反。觀察到前后不對稱，與改進的標準模型預測相一致。

LHC中電荷不對稱的影響預計非常小(< 1%)，因為質(zhì)子中產(chǎn)生的膠子(強作用力載體)散射形成的頂夸克對，主要生產(chǎn)模式不顯示電荷不對稱。殘余不對稱只能由包含夸克更復雜的散射過程產(chǎn)生。然而，干擾已知生產(chǎn)模式的新物理過程可能導致更大(甚至更小)值。因此，對電荷不對稱精確測量是對標準模型的嚴格檢驗。在頂夸克的研究中，它是最微妙、最困難但又最重要的性質(zhì)之一。在比利時根特舉行的歐洲物理學會高能物理會議(EPS-HEP)上

一項新ATLAS結(jié)果展示了完整運行的2個數(shù)據(jù)集，用于測量一個通道中的頂反頂產(chǎn)物，其中一個頂夸克衰變?yōu)橐粋€帶電輕子、一個中微子和一個強子“噴射”(強子的噴射)；其他衰變?yōu)槿齻€強子噴流。分析完全包括強子射流合并在一起的事件(所謂的“增強拓撲”)。ATLAS發(fā)現(xiàn)了頂夸克對事件中電荷不對稱的證據(jù)，其顯著性為四個標準差。測量到的電荷不對稱性為0.0060±0.0015 (stat+syst.)，與最新標準模型預測一致的測量結(jié)果很有把握地表明，觀測到的電荷不對稱性為非零。

這是第一個使用完整運行2數(shù)據(jù)集的ATLAS top物理測量。經(jīng)過幾十年的測量，新地圖集結(jié)果標志著一個非常重要的里程碑。數(shù)據(jù)集允許ATLAS測量電荷不對稱作為頂反夸克系統(tǒng)質(zhì)量的函數(shù)。異常有效場論(EFT)耦合的結(jié)果界限，這些耦合參數(shù)化了新物理的效應，而這些效應是LHC無法直接產(chǎn)生的。這一新結(jié)果是阿特拉斯能力的另一個證明，研究微妙標準模型的影響具有很高的精度。觀測到與標準模型預測的一致性，為理解粒子物理學在能量前沿的困惑提供了又一塊拼圖。

博科園｜研究/來自：ATLAS Experiment

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