ЦЕРН: Впервые зафиксировано рождение высших кварков в свинцовых столкновениях

Коллаборация ATLAS на Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРН впервые зарегистрировала образование топ-кварков в столкновениях свинцовых ионов. Это открытие помогает глубже понять условия, существовавшие в первые мгновения после Большого взрыва.

В тот момент Вселенная находилась в состоянии кварк-глюонной плазмы. Кварки — элементарные частицы, составляющие протоны и нейтроны, а глюоны — переносчики сильного ядерного взаимодействия, удерживающего кварки вместе. Среди шести типов кварков лишь верхний и нижний стабильны, образуя ядра атомов, тогда как остальные (включая топ-кварк) возникают только в результате высокоэнергетических событий.

Топ-кварк — самая массивная из элементарных частиц, с массой, сравнимой с молекулой кофеина, но крайне нестабильная. Он распадается за 5×10⁻²⁵ секунд — невероятно короткое время, меньшее, чем доля секунды относительно возраста Вселенной. Благодаря этому свойству топ-кварки служат своеобразными маркерами времени, позволяя исследовать эволюцию кварк-глюонной плазмы, которая существует около 10⁻²³ секунд.

Новые данные позволяют использовать топ-кварки для анализа распределения импульса внутри протонов и нейтронов: изучается, как энергия делится между кварками и глюонами, составляющими атомные ядра. В ходе эксперимента обнаружено, что топ-кварки распадаются на W-бозон и нижний кварк. W-бозон, переносчик слабого взаимодействия, распадается на электроны, мюоны и соответствующие нейтрино. Другие возможные пути его распада планируется изучить в будущем, чтобы детально охарактеризовать развитие кварк-глюонной плазмы.

Результаты исследования представлены в докладе на конференции в ЦЕРН и доступны для дальнейшего анализа. Это открытие расширяет понимание фундаментальных свойств материи и начальных этапов развития Вселенной.

Результаты исследования были представлены на лекции в ЦЕРН, а данные наблюдений опубликованы в открытом доступе.