Dentro del Gran Colisionador de Hadrones, los protones se aceleran hasta casi la velocidad de la luz y chocan de frente. En el punto de impacto, por un instante, se forma un cúmulo de energía del que pueden surgir nuevas partículas. Una de las más pesadas es el quark top. Es 180 veces más pesado que el protón y vive menos de lo que tarda la luz en atravesar un núcleo atómico.
Los físicos del experimento ATLAS analizaron 140 femtobarns inversos de datos, algo así como si las colisiones hubieran continuado sin interrupción durante varios años. Seleccionaron eventos en los que, tras el impacto, quedaban un electrón, un muón y chorros de partículas procedentes de quarks b. Esa combinación es la tarjeta de visita de la desintegración de un par de quarks top.
La frecuencia con la que se producen pares de quark top depende de la masa del quark top. Cuanto más pesado es el quark, con menos frecuencia aparece. Midiendo esa frecuencia, los científicos calcularon la masa del quark top. El resultado coincidió con mediciones anteriores, pero con un margen de error menor.
La masa exacta del quark top no es solo un número para los manuales. De ella depende si el vacío de nuestro universo es estable. Si el quark top fuera un poco más ligero, el espacio vacío podría reestructurarse de repente y el mundo desaparecería en una burbuja de una nueva fase. Por suerte, las mediciones indican que estamos a salvo.
El mismo conjunto de datos permitió medir con qué frecuencia se producen juntos un quark top y un bosón W. Estos procesos son raros, pero importantes: son sensibles a los detalles de la interacción entre quarks y podrían señalar la existencia de partículas nuevas aún no descubiertas.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.06664
Measurements of the inclusive and differential top-quark pair ($$t\bar{t}$$) cross-sections in proton--proton collisions at $$\sqrt{s} = 13$$ TeV, using 140 fb$$^{-1}$$ of data collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider, are presented. Events with an opposite-charge $$e\mu$$ pair and $$b$$-tagged jets are selected, and the inclusive cross-section measurement is used to determine the top-quark pole mass via the dependence of the predicted cross-section on $$m_t^\mathrm{pole}$$. Complementary measurements of $$e\mu b\bar{b}$$ production, treating both $$t\bar{t}$$ and $$tW$$ events as signal, are also provided.
El quark top es el único quark que se desintegra antes de poder unirse a otro quark. Por eso solo se puede observar a través de los restos de su desintegración.
En la serie «The Big Bang Theory», los personajes discuten sobre los quarks top cuando debaten sobre física de partículas elementales.