Lần đầu tiên các nhà khoa học đến từ các thí nghiệm máy va chạm hàng đầu thế giới Tevatron và LHC cùng hợp tác công bố một kết quả khoa học. Các nhà khoa học thuộc bốn thí nghiệm ATLAS, CDF, CMS và DZeto vừa công bố các kết quả hợp tác của họ về khối lượng của quark top tại hội nghị vật lí Rencontres de Moriond diễn ra ở Italia.
Giá trị tốt nhất của khối lượng quark top vừa được công bố là 173,34 ± 0,76 GeV/c2.
Các thí nghiệm tại LHC ở CERN, Thụy Sĩ và máy va chạm Tevatron tại Fermilab ở Mĩ là những thí nghiệm duy nhất từng nhìn thấy quark top – hạt sơ cấp nặng nhất từng được biết đến. Khối lượng khổng lồ của quark top (gấp hơn 100 lần khối lượng proton) khiến nó là một trong những công cụ quan trọng nhất mà các nhà vật lí dùng để tìm hiểu bản chất của vũ trụ.
Giá trị chính xác mới của khối lượng quark top sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm tra thêm khuôn khổ toán học mô tả các liên hệ lượng tử giữa quark top, hạt Higgs và hạt mang lực điện yếu, boson W. Các nhà lí thuyết sẽ khảo sát xem giá trị mới chính xác hơn đó sẽ làm thay đổi như thế nào các dự đoán về sự ổn định của trường Higgs và các tác động của nó đối với sự tiến hóa của vũ trụ. Nó cũng sẽ cho phép các nhà khoa học tìm kiếm các mâu thuẫn trong Mô hình Chuẩn của ngành vật lí hạt – tìm kiếm các dấu hiệu của nền vật lí mới sẽ đưa đến hiểu biết tốt hơn về bản chất của vũ trụ.
Tổng cộng có hơn sáu nghìn nhà khoa học đến từ hơn 50 quốc gia tham gia trong bốn thí nghiệm hợp tác vừa nêu. Các thí nghiệm CDF và DZero đã khám phá ra quark top vào năm 1995, và Tevatron đã tạo ra khoảng 300.000 sự kiện quark top trong quãng thời gian hoạt động 25 năm của nó, hoàn tất vào năm 2011. Kể từ khi đi vào hoạt động vào năm 2009, LHC đã tạo ra gần 18 triệu sự kiện liên quan đến quark top, biến nó thành xưởng quark top hàng đầu trên thế giới.
Mỗi nhóm thí nghiệm trên đã từng công bố riêng các phép đo khối lượng quark top. Mỗi thí nghiệm đo khối lượng quark top với một vài phương pháp khác nhau, bằng cách phân tích các kênh phân hủy quark top, sử dụng các kĩ thuật phân tích phức tạp đã được phát triển và cải tiến dần theo tiến trình hơn 20 năm nghiên cứu quark top khởi xướng tại Tevatron và tiếp tục kế thừa tại LHC.
Bản thảo của bài báo mới có đăng tại arxiv.org/abs/1403.4427.
Theo Fermi National Accelerator Laboratory
