Коллаборации CMS и ATLAS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН обнаружили в поведении топ-кварков особенность, позволяющую предположить, что эти самые тяжелые и короткоживущие из всех элементарных частиц на мгновение образуют квазисвязанное состояние пары кварков топ-анти-топ, так называемого топония. Данные результаты, полученные международными коллективами ученых при участии физиков ОИЯИ, могут дать новое представление о физике топ-кварков и природе сильного взаимодействия между ними.

События-кандидаты на образования квазисвязанного состояния пары топ-кварков в эксперименте CMS (слева) и ATLAS (справа). (Источник: ATLAS/CMS/CERN)

Комментарий к научному наблюдению дал руководитель программы физических исследований ОИЯИ в коллаборации CMS, директор Лаборатории информационных технологий им. М. Г. Мещерякова ОИЯИ Сергей Шматов. «Это состояние было предсказано в рамках нерелятивистской квантовой хромодинамики, но ранее оно не наблюдалось, так как вероятность нерезонансного образования пары топ-кварков на кинематическом пороге много больше вероятности образования их квазисвязанного состояния. Долгое время существование такой квазистабильной пары считалось невозможным – большая масса топ-кварков приводила к их быстрому распаду до того, как между ними установится глюонная связь», — пояснил Сергей Шматов.

Директор ЛИТ отметил, что наблюдение стало реальным в первую очередь благодаря обширной статистике экспериментальных данных, набранных в ходе сеанса Run 2 на БАК. «Эксперимент CMS впервые обнаружил избыток событий, указывающий на некое явление в крайне узкой энергетической области от 338 до 350 ГэВ, на пороге рождения двух топ-кварков. Эксперимент ATLAS подтвердил это наблюдение», – рассказал Сергей Шматов. По его словам, у ученых фактически имеются две гипотезы для объяснения нового наблюдаемого явления: либо это цветовой синглет (квазистабильное состояние пары топ-кварк-антикварк), либо указание на новую физику, что, по имеющимся данным, представляется менее вероятным. Для проверки гипотез необходимо получить уточненные теоретические предсказания и провести дальнейший анализ данных, набранных обоими экспериментами в ходе Run 3 – текущего сеанса на БАК.