В 2017 году на Большом адронном коллайдере протоны сталкивались с энергией 5,02 ТэВ. Детектор CMS записывал эти столкновения, и среди миллиардов событий физики выискивали редкий случай: рождение одного-единственного топ-кварка без его античастицы. Обычно топ-кварки появляются парами — кварк и антикварк вместе, как две стороны одной монеты. Но иногда природа делает исключение, и рождается лишь одна сторона.

Чтобы поймать такой случай, учёные искали события с одним электроном или мюоном и несколькими струями частиц, одна из которых выдавала своё происхождение от b-кварка. За 302 обратных пикобарна накопленной светимости (это как объём собранных данных) удалось измерить вероятность процесса. Оказалось, что одиночный топ-кварк рождается с сечением 17,6 пикобарна, а одиночный топ-антикварк — всего 6,6 пикобарна. Разница почти в три раза: природа явно предпочитает кварки антикваркам, и это давно известная асимметрия, связанная с устройством слабого взаимодействия.

Из этих чисел физики извлекли величину, которая показывает, насколько охотно топ-кварк участвует в слабых распадах. Получилось значение 0,92 с погрешностью около 0,1. Это отлично согласуется с предсказаниями Стандартной модели, рассчитанными с высокой точностью. Значит, пока всё идёт по плану, но более точные измерения на других энергиях могут вскрыть расхождения, которые укажут на новые частицы или силы.

Танец одиночного топ-кварка при энергии 5,02 ТэВ теперь записан впервые. Следующие шаги — ещё больше данных и другие энергии столкновений, чтобы проверить, не сбивается ли этот танец с предписанного теорией ритма.