Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) ATLAS işbirliğinden fizikçiler, aşağı kuarklar ve tılsım kuarkların yanı sıra yukarı kuark çiftlerinin üretim oranlarını ölçmek için iki çalışma yürüttü. Bu çalışmalar, güçlü kuvveti tanımlayan teori olan kuantum renk dinamiği (QCD) hakkında değerli bilgiler sağlıyor.
Yakın zamanda yapılan iki çalışmada, ATLAS işbirliği, üst kuarkların çekici kuarklarla eşleşmesinin sıklığını ölçmek ve bu süreçlerin ayrıntılı dinamiklerini incelemek için LHC Run 2 deneyinden (2015–2018) elde edilen proton çarpışma verilerini analiz etti.
İlk çalışma, aşağı kuarklar (b-jetler) tarafından üretilen parçacık “jetleri” ile birlikte yukarı kuark çiftlerinin üretildiği frekansın ölçülmesine odaklandı. Bunları yüksek doğrulukla tanımlamak için araştırmacılar “aroma etiketleme algoritmaları” adı verilen araçları kullandılar. ATLAS fizikçileri, zıt yüklü elektron-müon çiftleri ve en az üç veya dört b-jet ile olayları analiz ederek, bu sürecin toplam kesitlerine ilişkin bugüne kadarki en hassas ölçümleri yaptılar.
Sonuçlar, bu sürecin simülasyonunun doğruluğunu değerlendirmek için çeşitli teorik tahminlerle karşılaştırıldı. Araştırmacılar ayrıca yukarı kuark çifti üretimi simülasyonlarının verilere ne kadar iyi uyduğunu test etmek için b-jetlerin momentumu ve jetlerin toplam enerjisi gibi özellikleri de incelediler.
İkinci ATLAS çalışması, tılsım kuarklarından (c-jet) çıkan jetlerle birlikte üst kuark çiftlerinin üretilme hızına ilişkin ilk özel ATLAS ölçümünü sağlayarak yeni bir çığır açtı. ATLAS fizikçileri, bu çalışma için özel olarak geliştirilen özel bir lezzet etiketleme algoritması kullanarak olayları bir veya iki leptonla (elektronlar ve müonlar) analiz etti.
Çalışma, c-jet üretim oranlarını olduğundan düşük tahmin etme eğiliminde olmalarına rağmen çoğu teorik modelin verilerle makul düzeyde uyum sağladığını ortaya çıkardı. Bu sonuçlar, gelecekteki ölçümleri iyileştirmek için bu süreçlerin geliştirilmiş simülasyonlarına olan ihtiyacı vurgulamaktadır.
Birlikte ele alındığında bu çalışmalar, QCD çerçevesinde yukarı kuarkın aşağı ve tılsım kuarklarla ilişkisinin anlaşılmasını derinleştirmektedir. Ayrıca, bilinen fiziğin sınırlarını zorlayabilecek, dört üst kuarkın eşzamanlı üretimi gibi, üst kuarkları içeren daha nadir süreçlere ilişkin yeni çalışmaların önünü açıyorlar.
Her iki çalışma da arXiv ön baskı sunucusunda yayınlanmaktadır.