美國能源部費米國家加速器實驗室的科學家們表示，他們在粒子對撞實驗中觀察到了單個頂夸克的產生。單頂夸克的發(fā)現(xiàn)證實了粒子物理學中包括夸克總數(shù)在內的一些重要參數(shù)，對費米實驗室Tevatron加速器正在進行的尋找上帝粒子“希格斯玻色子”的工作有重要意義。相關研究論文刊登在3月4日的《物理評論快報》上。

　　此前，頂夸克只是在強核力產生時才能觀察到，這種相互作用可導致產生一對頂夸克。單頂夸克的產生涉及到弱核力，因此很難用實驗進行證明。單頂夸克的發(fā)現(xiàn)距1995年首次發(fā)現(xiàn)頂夸克已經過了大約14年的時間。

　　尋找單頂夸克的難度猶如大海撈針，因為每200億次質子?反質子碰撞中只有一次才能產生一個單頂夸克，更糟的是，這些非常罕見的信號還很容易與那些發(fā)生幾率高得多的其他“背景”進程相混淆。

　　美國能源部高能物理科學辦公室副主任丹尼斯?庫瓦博士認為，單頂夸克的發(fā)現(xiàn)是Tevatron計劃的一個重要里程碑，高靈敏度和成功的分析是尋找希格斯粒子的重要一步。

　　發(fā)現(xiàn)單頂夸克的難度并不亞于尋找希格斯玻色子，需要從很大的背景中提取一個極小的信號。開創(chuàng)了單頂夸克發(fā)現(xiàn)的先進分析技術目前也正被用于搜尋希格斯玻色子。此外，單頂夸克信號和希格斯玻色子信號具有相同的背景，單頂夸克本身就是尋找希格斯玻色子的一個背景。

　　為了發(fā)現(xiàn)單頂夸克，費米CDF和D0實驗室的科學家們一起合作，花了數(shù)年時間，對他們所記錄的質子?反質子碰撞實驗結果進行了單獨梳理。每個小組負責辨別最有可能發(fā)生單頂夸克的數(shù)千個碰撞事件。經過復雜的統(tǒng)計分析和建立詳細的背景模型，他們發(fā)現(xiàn)只有數(shù)百起碰撞事件會產生單頂夸克。

　　研究人員之前已經報告過關于尋找單頂夸克的初步研究成果，自此以后，研究人員分析了超過原先一倍以上的數(shù)據(jù)量，再加上頂尖的選擇和分析技術的采用，最終使這項發(fā)現(xiàn)成為了現(xiàn)實。對于每個實驗來說，從背景事件中誤判信號的概率目前僅為大約四百萬分之一，這使研究人員得以大膽宣稱發(fā)現(xiàn)的是真實的單頂夸克。