Свойства топ-кварка: результаты
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, включая вопрос о метастабильности хиггсовского вакуума.
По состоянию на сентябрь 2017 года ситуация с топ-кварковой физикой такова:
- Масса топ-кварка по результатам сеанса LHC Run 1 оказалась равной 172,84 ± 0,70 ГэВ (ATLAS) и 172,44 ± 0,48 ГэВ (CMS). Эти значения лежат слегка ниже, чем предыдущее объединение результатов по всем экспериментам, выполненное в 2014 году.
- Измерены сечения рождения топ-анти-топ-пары, а также одиночного топ-кварка. Измерения были сделаны при энергии столкновений 7, 8, и 13 ТэВ, что позволило проверить энергетическую зависимость сечения. Измерены также более тонкие эффекты при рождении топ-кварков: поляризация, угловые распределения и т. п. В пределах погрешностей все величины совпадают с предсказаниями Стандартной модели.
- Аномально большая асимметрия в рождении топ-кварковой пары, о которой ранее заявлял Тэватрон, не подтвердилась.
- Измерено рождение комбинации топ-антитоп-хиггс. Результаты Run 1 показывают заметное превышение по сравнению с ожиданиями Стандартной модели. Данные Run 2 пока ситуацию не прояснили.
- Выполнен поиск экзотических каналов рождения и распада топ-кварка; никаких аномалий не обнаружено.
Отдельные результаты
Результаты коллабораций ATLAS и CMS удобно изучать по регулярно обновляемым сводным графикам свойств топ-кварка: сводка ATLAS и сводка CMS. Объединенные результаты ATLAS и CMS можно найти на странице LHCTopWG Summary Plots Ниже мы приводим краткую информацию и ссылки на некоторые отдельные измерения.
Топ-кварк нестабилен и может распадаться на разные комбинации частиц, как с участием лептонов, так и чисто адронные. Поэтому большинство измерений выполняются не однократно, а во многих разновидностях анализа, и лишь потом собираются в единое целое. Для сеанса Run 1 такие измерения уже выполнены, для сеанса Run 2 результаты пока в стадии накопления.
Масса топ-кварка
Рис. 1. Значения массы топ-кварка по данным ATLAS и CMS в сеансе Run 1, а также усредненное с учетом Тэватрона значение 2014 года. Объединенные по разным процессам результаты выделены жирным. Источник
- Коллаборация CMS продолжает уточнять массу топ-кварка (апрель 2014).
- Тэватрон и LHC объединили свои результаты по массе топ-кварка (апрель 2014).
Рождение топ-кварков
Рис. 2. Сечение рождения топ-кварк-антикварковой пары в зависимости от энергии протонных столкновений. Полоса салатового цвета — теоретическое предсказание с учетом погрешностей. Источник
- Намек на Новую физику (ATLAS видит отклонение, напоминающее заряженный бозон Хиггса, декабрь 2015), который, однако, быстро был закрыт: Отклонение, напоминавшее заряженный бозон Хиггса, исчезло (сентябрь 2016).
- CMS измерил сечение рождения топ-кварковых пар (октябрь 2015).
- Измерено рождение топ-кварков на энергии столкновений 13 ТэВ (август 2015).
- Краткое введение в процесс одиночного рождения топ-кварка и сводка данных Run 1: Одиночное рождение топ-кварка позволило еще тщательнее проверить Стандартную модель (март 2014).
- LHC закрывает намеки Тэватрона на Новую физику: Детектор CMS не подтверждает сильную асимметрию, найденную на Тэватроне (июль 2011); впрочем, Тэватрон после нового анализа и сам отказался от заявления об отклонения: Загадка топ-антитоп-асимметрии на Тэватроне, похоже, исчезла (март 2014).
- Поиск отклонений от СМ в редком процессе с участием топ-кварков на примере Тэватрона: Изучение совместного рождения пары топ-кварк–антикварк и фотона отклонений от Стандартной модели не выявило (декабрь 2008).
Комбинация топ-антитоп-хиггс
Подробный разбор ситуации с рождением системы топ-антитоп-хиггс приведен на соответствующей страничке загадок коллайдера. Ниже приводим наших новостей об этом процессе в хронологическом порядке.
- Изучение рождения хиггсовского бозона вместе с топ-кварками выявило некоторое отклонение от Стандартной модели (август 2014).
- Ситуация с процессом топ-антитоп-хиггс остается подвешенной (апрель 2015).
- ATLAS обновил данные по топ-антитоп-хиггс отклонению (май 2016).
- ICHEP 2016: ttH-аномалия пока держится (август 2016).
- Ситуация с процессом топ-антитоп-Хиггс остается запутанной (июль 2017).
Дополнительные ссылки
- Тематические страницы коллабораций: Top Physics Publications (CMS), Top Public Results (ATLAS).
- Обзорные публикации:
- U. Husemann, Top-Quark Physics: Status and Prospects // Prog. Part. Nucl. Phys. 95, 48 (2017) — обзор текущей ситуации.
- A. Giammanco, Single top quark production at the LHC // Reviews in Physics 1, 1 (2016).
- G. Cortiana, Top-quark mass measurements: Review and perspectives // Reviews in Physics 1, 60 (2016).
- K. Kroninger, A. B. Meyer, P. Uwer, Top-Quark Physics at the LHC // е-принт arXiv:1506.02800.
- F.-P. Schilling, Top Quark Physics at the LHC: A Review of the First Two Years // Int. J. Mod. Phys. A 27, 1230016 (2012) — обзор результатов за первые два года работы LHC.
- Top Mass Measurements: The Status — подробное обсуждение деталей измерения массы топ-кварка на Тэватроне и LHC.
Предыдущую версию этой страницы, по состоянию на конец 2013 года, см. здесь.
