پژوهشگران آزمایشگاه فرمی مقدار جدیدی برای جرم کوارک سر[1]، سنگین ترین کوارک شناخته شده، گزارش کردند. با توجه به توضیحاتی که در Physical Review Letters آمده،جرم کوارک سر برابر 174.98 گیگا الکترون ولت با عدم قطعیت %0.43 می باشد. این مقدار دقیق ترین عددیست که تا کنون بر اساس یک اندازه‌گیری گزارش شده است.

تعیین جرم کوارک سر  یکی از بهترین آزمون ها برای مدل استاندارد فیزیک ذرات به شمار می رود. بنابراین حتی تصحیحات کوچک در مقدار اندازه گیری نیز می تواند در محدود کردن و یا رد کردن یک نظریه تاثیرگذار باشد. در سال 1995، گروهی از پژوهشگران آزمایشگاه فرمی طی تحقیقاتی که بر روی شتابدهنده ی ذرات تواترون[2] انجام دادند، جرم کوارک سر را 200 برابر جرم پروتون اعلام کردند. بر اساس مدل استاندارد، جرم بوزون W به جرم کوارک سر و نیز جرم بوزون هیگز بستگی دارد. بنابراین اندازه گیری دقیق این ذرات آزمون مناسبی برای نظریه های موجود می باشد.

اگرچه تواترون فعالیت خود را در سال 2011 متوقف کرد، پژوهشگران مجموعه داده هایی که قبلا توسط این شتابدهنده به دست آمده بود را تحلیل کرده و به مقدار دقیق تری از جرم کوارک سر دست یافتند. این داده ها از جفت های کوارک سر تولید شده در اثر برخوردهای پروتون- پادپروتون به دست آمده است. جفت های کوارک سر در نهایت به لپتون ها (مانند الکترون ها و میون ها ) و جت کوارک‌های چندگانه تبدیل می‌شوند. با توجه به اندازه گیری های قبلی، محققان با تحلیل تکانه‌ی لپتون ها و جت های تولید شده، مقدار جرم کوارک سر را تعیین کردند. آن‌ها تعداد برخوردهای اولیه را نسبت به آزمایش‌های قبلی دوبرابر کرده و روش جدید و پیشرفته تری برای کاهش عدم قطعیت به کار گرفتند. مقداری که برای جرم کوارک سر گزارش شده، 1.6  گیگا الکترون ولت بیشتر از میانگین کنونی جهانی می باشد.

منبع:

Synopsis:Top Quark Mass Gets an Update

مرجع:

Phys. Rev. Lett. 113, 032002 (2014)

نویسنده:

جسیکا توماس (Jessica Thomas )