داخل البروتونات المسرَّعة إلى سرعة تقارب سرعة الضوء، يُولد أحيانًا جسيم أثقل من ذرة الذهب، وهو كوارك القمة. يعيش هذا الجسيم أجزاء من الثانية فقط ثم يضمحل، تاركًا أثرًا في كاشف أطلس (ATLAS). جمع الفيزيائيون هذه الآثار على مدى أربع سنوات لفهم مدى تكرار ظهور كوارك القمة ونقيضه المرآتي، كوارك الضديد.
اتضح أن النظرية تتنبأ بهذه الأحداث بشكل جيد، لكن ليس بشكل مثالي. تكون الاختلافات ملحوظة بشكل خاص عندما ينطلق الكوارك بزخم عرضي كبير، كما لو أن كرة بعد ضربة تطير أبعد قليلًا مما كان متوقعًا من الحسابات. قد يكون هذا مجرد عدم دقة في القياسات، وقد يكون تلميحًا إلى قوى غير معروفة.
للتحقق من وجود فيزياء جديدة هنا، استخدم العلماء طريقة خاصة: البحث عن انحرافات في معامل واحد في النظرية. يصف هذا المعامل كيفية تفاعل أربعة كواركات معًا دفعة واحدة، متجاوزةً القوى العادية. لو كان هذا المعامل غير صفري، لكان ذلك اكتشافًا. حتى الآن، تشير البيانات إلى أن المعامل صغير جدًا، لكن القياسات مستمرة.
في النهاية، الصورة شبه واضحة: النموذج القياسي صامد، لكن حواف تنبؤاته تهتز قليلًا. ربما يختبئ في هذه الاهتزازات شيء جديد، أو ربما نحتاج فقط إلى قياسات أدق.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.04938
The production of single top quarks and top antiquarks via the $$t$$-channel exchange of a virtual $$W$$ boson is measured in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV at the Large Hadron Collider. The full Run 2 data sample recorded with the ATLAS detector in the years 2015-2018 is used, corresponding to an integrated luminosity of 140 fb$$^{-1}$$. The absolute and normalised production cross-sections are measured differentially as a function of the transverse momentum and absolute rapidity of the top quark and top antiquark. In addition, the ratio of top quark to top antiquark production cross-sections is measured. The measured distributions are compared with next-to-leading-order quantum chromodynamics predictions obtained with different combinations of matrix-element generators, parton-shower programs and proton parton distribution functions, as well as to next-to-next-to-leading-order calculations. Overall, good agreement is observed between the measurements and the theoretical predictions. For most measured distributions, the sensitivity to differences between the predictions is limited by the systematic uncertainties in the measurement. The measured differential distributions are also interpreted in an effective field theory approach to constrain the Wilson-Coefficient $$C_{Qq}^{3,1}$$ associated with a four-quark operator. The interpretation accounts for the effect of the selection efficiency, which is altered significantly by non-zero contributions from $$C_{Qq}^{3,1}$$.
كوارك القمة ثقيل جدًا لدرجة أن إنتاجه يتطلب طاقة تزيد مئات المرات عن كتلة البروتون، لذلك لا يُحصل عليه إلا في أقوى المسرعات.