Содержание:
Текущая ситуация
Физика топ-кварка — это своеобразный раздел физики электрослабых взаимодействий. Измеряя сечение рождения топ-кварка (как парное, так и одиночное) и интенсивность связи топ-кварка с другими частицами, можно проверять предсказания Стандартной модели и искать возможные отклонения от них. Точное измерение массы топ-кварка тоже нужно для многих теорий Новой физики. Даже выяснение вопроса о метастабильности хиггсовского вакуума и то нуждается в более точном знании массы топ-кварка, нежели массы хиггсовского бозона.
По состоянию на август 2013 года ситуация с топ-кварковой физикой такова:
- По результатам измерений на LHC масса топ-кварка равна: 173,09 ± 0,64 ± 1,5 ГэВ (ATLAS) и 173,54 ± 0,33 ± 0,96 ГэВ (CMS). Эти данные чуть менее точны, чем результаты измерения на Тэватроне, но совпадают с ними в пределах погрешностей.
- Измерены сечения рождения топ-анти-топ-пары, а также одиночного топ-кварка. Измерения были сделаны при энергиях протонных столкновений 7 ТэВ и 8 ТэВ, что позволило проверить энергетическую зависимость сечения. Измерены также более тонкие эффекты при рождении топ-кварков (их поляризация, угловые распределения и т. п.). В пределах погрешностей все величины совпадают с предсказаниями Стандартной модели.
Отдельные результаты
Результаты последних измерений детекторами ATLAS и CMS свойств топ-кварка приведены ниже в графическом виде. Ссылки на конкретные публикации указаны на графиках. Изображения взяты с тематических страниц групп ATLAS и CMS.
Масса топ-кварка
Рис. 1. Измерение массы топ-кварка коллаборациями ATLAS (слева) и CMS (справа)
Сечение рождения t-анти-t-пары
Рис. 2. Сечение рождения t-анти-t-пары в зависимости от энергии. Точками показаны экспериментальные данные Тэватрона, CMS и общий результат LHC; цветными кривыми показаны результаты теоретических предсказаний для протон-протонных и протон-антипротонных столкновений
Рис. 3. Сечение рождения t-анти-t-пары при энергии 7 ТэВ, измеренное разными методами (данные ATLAS). Серой полоской показано теоретическое предсказание
Сечение рождения одиночного топ-кварка
Рис. 4. Сечение рождения одиночного топ-кварка в зависимости от энергии; показаны данные Тэватрона и CMS, а также теоретические предсказания
Рис. 5. Вклады разных вариантов рождения одиночного топ-кварка в общее сечение (данные ATLAS). Серыми полосками показаны теоретические предсказания
Дополнительные ссылки:
Тематические страницы коллабораций:
- CMS: Top Physics Results;
- ATLAS: Top Public Results.
Обзорные публикации:
- F.-P. Schilling. ITop Quark Physics at the LHC: A Review of the First Two Years // е-принт arxiv:1206.4484 [hep-ex] — обзор результатов по физике топ-кварка за первые два года работы LHC.
Top Mass Measurements: The Status — подробное обсуждение деталей измерения массы топ-кварка на Тэватроне и LHC.
